由于技術的改進、低碳排放要求和政府的政策激勵，電動汽車(EV)是汽車行業一個快速增長的部分。目前，電動汽車行業正在進行一場技術變革，通過充電基礎設施提高汽車續航里程。電動汽車制造商和充電服務企業正在大力投資充電站基礎設施，以支持長續航能力電動汽車和改善電動汽車司機的充電體驗。政府激勵措施和汽車制造商在充電基礎設施建設方面的舉措是推動全球電動汽車充電站市場增長的關鍵因素。根據仔細的市場研究報告，預計到2027年，市場規模將達到300億美元左右，2019年復合年增長率為36%。3級直流充電站細分市場占整個電動汽車充電站市場的最大份額，在預測期內亞太地區將占據近50%的市場份額。這一細分市場的很大一部分，主要是由于在便利的城市商業場所建立充電基礎設施的需求不斷上升。昂貴的商業地產促使投資者和開發商壓縮充電器的體積，提高充電能力。這就導致了高密度充電器樁模塊的需求不斷增加。為了實現高密度設計，功率轉換器需要在較高的開關頻率和同等或更好的效率下工作。
目前，充電樁模塊的最新設計和批量生產幾乎所有使用650V Si MOSFET，以獲得良好的功率密度和效率。對于功率超過6kW的設計，三相輸入成為必要。由于中間母線電壓超過650V器件額定要求，三電平拓撲或串連轉換器是設計的唯一選擇。圖1和圖2是兩種常用的隔離充電器樁拓撲結構。
圖1 使用維也納PFC和三電平移相全橋DC/DC變換器的充電樁
圖2 使用維也納PFC和串連三相LLC DC/DC變換器的充電器樁
如果一個充電站有一個本地隔離電力變壓器，非隔離變換器拓撲可以使用。圖3為非隔離拓撲，已用于歐盟350kW超高速充電站設計。每個充電樁由6個60kW完全基于SiC器件的功率轉換器模塊組成。
圖3 非隔離充電器使用維也納PFC和串連的Buck DC/DC變換器
對于隔離的充電器樁設計，SiC MOSFETs的高電壓和高頻能力可以大大簡化拓撲和控制難度。直接效益是提高功率密度和降低系統成本。通過使用1200V的SiC MOSFETs, PFC的輸出電壓可以達到600V到900V。下游隔離型直流/直流變換器具有可控的倍壓輸出和可切換的變壓器繞組，可以在理想的直流變壓器(DCX)模式下工作，以優化系統效率。由于DCX輸出直接連接到電池組，它的輸入等效為一個電壓源，這使它有可能減少甚至消除PFC輸出批量電容器。新電源架構的功能模塊如圖4所示。
圖4 新型AC/DC電源結構，用于電池充電
基于此電源架構，圖5所示的拓撲結構可用于寬輸出電壓恒功率電池充電。開關K用于選擇變壓器匝數比，使倍壓器擴大輸出電壓范圍。圖6給出了PFC輸出電壓與電池電壓的關系。
圖5 高密度電源結構用于電池充電
圖6 直流變壓器增益開關
以下是三相PFC和DCX樣機照片。電路仍在優化中。歡迎任何有興趣的團體加入這個開發，并把它變成一個真正實用的好產品。
圖7 20Kw 三相 PFC AC/DC 變換器樣機
圖8 20Kw 三相 LLC DC/DC 變換器樣機
