電動汽車構成了未來實現可持續交通部門的有前途技術的主要部分。AC/DC 轉換器是擴展和改進 EV 功能的骨幹組件。本文概述了 AC/DC 轉換器、充電站類型、傳統兩電平 (2L) AC/DC 轉換器麵臨的問題以及使用多電平轉換器 (MLC) 的重要性。

AC/DC 充電器示意圖（：IES Synergy）

AC/DC轉換器的意義

插座主要提供交流電
，而 EV 電池使用直流電為電池充電。因此，需要一種用於將交流電轉換為直流電的交流/直流轉換器。它也是 EV 電池充電器的主要組件

，並充當用於功率因數校正和諧波減少的輸入電流整形器。

此 AC/DC 轉換器電路的原理圖（：Multisim）

上麵的電路圖說明了一個簡單的 AC/DC 轉換器：這裏使用四個通用整流二極管來對 AC 輸入進行整流。變壓器的功能是將 230-VAC 電源降壓至 13 VAC，電dian路lu布bu置zhi為wei全quan橋qiao，因yin為wei它ta由you四si個ge二er極ji管guan組zu成cheng。整zheng流liu器qi將jiang對dui交jiao流liu信xin號hao的de正zheng峰feng值zhi和he負fu峰feng值zhi進jin行xing整zheng流liu。在zai橋qiao式shi變bian換huan器qi之zhi後hou加jia一yi個ge濾lv波bo電dian容rong來lai平ping滑hua輸shu出chu電dian壓ya。此ci外wai，齊qi納na穩wen壓ya器qi連lian接jie在zai輸shu出chu前qian的de反fan向xiang偏pian壓ya中zhong以yi調tiao節jie輸shu出chu電dian壓ya。

充電站的種類

由於充電電池是電動汽車運行的動力，因此了解充電站的一些參數非常重要。電源效率
、緊湊型架構和快速充電等大多數基本參數將決定目標充電站的整體生產力。

電動汽車充電站分為
、二級和三級。

I 級構成較小電池尺寸的部分。Level I 的充電時長約為 8 至 10 小時
；但是，這可能會因電池的能量容量而異。它僅使用交流充電，並且有一個車載充電器，因為充電組件位於 EV 內部。

Level II 的充電時間約為 Level I 充電時間的一半。此外，三級快速充電站使用外部充電器（非車載）提供高壓。它能夠在短短 20 到 30 分鍾內為電動汽車充電
，而或二級充電站可以在四到八小時內為車輛充電。

啟用快速充電站的要求

快充的功率範圍在50千瓦以上，按照行業標準算高了。因此需要更大的 AC/DC 轉換器來為快速充電提供額外的電力。因此，大功率充電在充電站內置 AC/DC 轉換器的情況下進行，而不是由於尺寸限製而安裝在車輛內。

汽車工程師協會 (SAE) 標準定義的快速充電站的另一項要求是“配電網和電池組之間的電流隔離”。有兩種架構可用於實現這一點
，一種是在輸入側使用低頻變壓器，另一種是通過隔離式 DC/DC 轉換器在直流級中實施高頻變壓器。

傳統的 AC/DC 轉換器及其缺點

通常使用傳統的 AC/DC 轉換器，例如 2L 電壓源轉換器 (VSC)。使shi用yong這zhe些xie轉zhuan換huan器qi的de缺que點dian是shi它ta們men具ju有you有you限xian的de額e定ding功gong率lv和he高gao諧xie波bo汙wu染ran。為wei了le避bi免mian這zhe些xie缺que點dian，使shi用yong了le混hun合he濾lv波bo器qi，但dan這zhe些xie濾lv波bo器qi也ye增zeng加jia了le係xi統tong的de成cheng本ben。這zhe些xie轉zhuan換huan器qi也ye有you不bu希xi望wang有you的de高gao開kai關guan頻pin率lv。在zai大da功gong率lv應ying用yong中zhong，開kai關guan會hui承cheng受shou大da量liang電dian壓ya和he電dian流liu，並bing且qie受shou到dao半ban導dao體ti器qi件jian現xian有you技ji術shu的de限xian製zhi。

MLC 的重要性

為了克服這些挫折
，2L AC/DC 轉換器應該被 MLC 取代。MLC 已被證明具有許多優點，例如低諧波、低電壓應力和高功率能力。MLC用於減少開關元件並由單相T型變換器產生多電平輸出。

不同數量的 MLC 電平可實現更平滑的輸出波形，從而減少諧波和輸出濾波器尺寸。MLC 的主要類型是中性點鉗位 (NPC)、級聯 H 橋 (CHB) 和快速電容器 (FC)。其中，的 CHB 能夠在各個 H 橋電池上使用不同的直流電壓，從而將功率轉換分為高壓/低頻和低壓/高頻逆變器。

三級 NPC VSC 的一個階段（：ScienceDirect）

上圖表示三電平 NPC 逆變器的一相。它們是 MLC 係列，其特點是使用鉗位二極管來保證電源開關之間的適當電壓共享。NPC 逆變器的每條支路都有四個可以控製的晶體管

，總共提供 24 = 16 種可能狀態，但其中隻有三種狀態是可行的
，因為其他狀態會在直流鏈路上造成短路。

電動汽車充電的未來

從(cong)內(nei)燃(ran)機(ji)到(dao)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)轉(zhuan)變(bian)是(shi)一(yi)個(ge)長(chang)期(qi)過(guo)程(cheng)。許(xu)多(duo)石(shi)油(you)公(gong)司(si)已(yi)經(jing)通(tong)過(guo)建(jian)立(li)充(chong)電(dian)站(zhan)或(huo)推(tui)廣(guang)旨(zhi)在(zai)維(wei)護(hu)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)產(chan)品(pin)，在(zai)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)網(wang)絡(luo)中(zhong)占(zhan)有(you)一(yi)席(xi)之(zhi)地(di)。未(wei)來(lai)的(de)預(yu)期(qi)工(gong)作(zuo)期(qi)待(dai)在(zai) FC 中使用 MLC，以yi從cong這zhe些xie轉zhuan換huan器qi的de各ge種zhong優you勢shi中zhong受shou益yi
，同tong時shi為wei電dian動dong汽qi車che提ti供gong高gao功gong率lv和he超chao快kuai速su充chong電dian係xi統tong。為wei了le幫bang助zhu電dian動dong汽qi車che普pu及ji
，政zheng府fu和he電dian動dong汽qi車che充chong電dian公gong司si必bi須xu確que保bao快kuai速su充chong電dian基ji礎chu設she施shi的de可ke用yong性xing。如ru果guo沒mei有you高gao效xiao的de充chong電dian基ji礎chu設she施shi，電dian動dong汽qi車che的de普pu及ji可ke能neng是shi一yi個ge緩huan慢man的de過guo程cheng。