第一集介绍了特斯拉Model 3充电机布置在动力电池的后方,充电机OBC由输入EMI滤波、图腾PFC、全桥LLC、DC移相全桥电路构成。
图1 充电机布置在电池后方
第二集介绍了Model 3充电机,控制方框图和输入EMI滤波电路:
图2 Model 3充电机控制方框图
本集介绍Model 3充电机的功率因数校正PFC电路。
01
功率因数
功率因素(Power Factor)是电源设备输出的有效功率与输入总功率的比值,有效功率是实际用来做功的电能。理想状态,如果电路是纯电阻,电压和电流的波形是完全同步,功率因素为1。
而实际电路包含电感和电容元件,电流与电压存在相位差,使得功率因素小于1。
如果功率因数低,意味着电能利用率低,会增加电网的负担。
列举电路图说明,在50Hz电源供电电路,电路中串联有电感L、电容C和电阻R:
图3 举例电路图
当闭合电路开关SW,电路接通,电流与电压存在相位差。
图4 电压与电流波形
02
功率因数校正PFC电路板
功率因数校正PFC(Power Factor Correction)用于提高功率因数、减少谐波含量。
Model 3充电机的功率因数校正PFC:
1)电路板正面:
电解电容:330uF/500V/KEMET(基美)
金膜电容:2.2uF/520V/EPCOS
保险丝Fuse:30A/450V (推测:西安中熔)
主控DSP:TMS320F2837****
图5 电路板正面
2)电路板背面:
PFC MOSFET:定制品/英飞棱
图6 电路板背面
PFC电感位于模块的另外一面,采用点焊工艺固定,电感散热通过导热胶传到水冷板,电感为磁环绕制,电感与PCB板连接为可拔插的对接方式。
图7 电感
03
功率因数校正PFC原理图
根据电路板元件,可以推测功率因素校正PFC的原理图如下:
图8 PFC电路原理图
图腾柱PFC(Totem-Pole PFC)是一种高效率的无桥功率因数校正电路,拓扑结构使用MOSFET代替传统的二极管桥,实现了同步整流,从而降低了电力传导损耗,提高了效率。
工作原理分为正半周和负半周。
在正半周,S2作为主开关控制输入电流对PFC电感充电;
在负半周,S1作为主开关执行相同的任务。
国内充电机优秀的企业有:
汇川、联电、麦格米特、富特、中车、英博尔、欣锐、威迈斯等,与特斯拉的充电机技术有什么差异吗?
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