直接并網技術為電動汽車提供快速充電解決方案

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據Indian Institute of Science報道，隨著電動汽車(EV)的普及，快速充電成為一項挑戰，因為它需要超過1兆瓦的電力輸送（可為約1000戶家庭供電）。傳統充電站依賴于笨重的線頻變壓器(LFT)，由于大量使用銅和鐵，這些變壓器價格昂貴。這些充電站還包含多個轉換階段，包括升壓或降壓電流，或將交流電轉換為直流電，反之亦然。這會大大增加成本并降低效率。

為了解決這個問題，印度科學研究所（IISc）電氣工程系（EE）的研究人員與印度臺達電子公司合作，開發了一種新型的基于級聯H橋（CHB）的多端口直流轉換器，可直接連接到中壓交流（MVAC）電網。這樣就無需使用大型且昂貴的LFT。

該研究發表在《IEEE工業電子學報》（IEEE Transactions on Industrial Electronics）上，研究表明，此類轉換器可以幫助滿足快速充電電動汽車站日益增長的電力需求，這對于擴大印度的電動汽車基礎設施至關重要。

“如今的大功率充電器非常復雜，電網、儲能和車輛電池之間有多個轉換階段。我們的發明簡化了這一過程，使能源效率提高了3-5% 。在兆瓦規模上，這可以節省能源，顯著降低成本，減少材料占用空間，從而使充電站更加環保。”電氣工程副教授兼該研究的通訊作者Kaushik Basu解釋道。

論文第一作者、電氣工程系博士生Harisyam PV指出，這種轉換器對于需要同時為多輛汽車充電的充電站尤其有用。他補充道：“從基于線頻變壓器的解決方案到固態變壓器，我們使該解決方案比現有解決方案更小巧、更緊湊。”

實驗室規模原型。圖片來源：SPELL Lab

除了電力轉換之外，該技術還有助于打造緊湊型雙向充電中心，帶來諸多關鍵優勢。除了能夠為多輛汽車供電外，它還能實現電池本地存儲，并輕松連接到太陽能電池板等可再生能源。

當多輛汽車同時充電時，配電網突然出現高功率需求，將電量存儲在本地電池中，即可進行充電。雙向轉換器不僅可以將電網中的電能傳輸給汽車，還可以在緊急情況下將充電站的電能傳輸回電網。

此功能可使充電站無需斷電即可運行。它還可以在停電期間為醫院等重要設施提供支持。

該團隊構建并測試了一個1.2千瓦的實驗室規模原型，發現它能夠以高于95%的效率為電動汽車充電提供直流電。他們目前計劃擴大系統規模，以處理更高的負載。

除了電動汽車充電之外，該技術還有望應用于下一代數據中心、風能系統和鐵路牽引，直接在中壓下實現高效的電力轉換。

Kaushik Basu補充道：“該項目是印度未來五年在全國范圍內推廣電動汽車快速充電技術的國家努力的一部分……我們與臺達電子合作，在印度理工學院（IISc）建立了一個2500平方英尺的實驗室。該設施將用于演示兆瓦級轉換器，該轉換器能夠同時通過11千伏電網直接為一輛200千瓦的公交車和一輛50千瓦的汽車充電。”