用于电动汽车极速充电站的 13.2 kV、1 MVA 固态变压器的设计、控制与保护

本文提出了一种用于电动汽车（EV）极速充电（XFC）站的中压（MV）ac-dc 固态变压器（SST）。该 SST 采用基于级联 H 桥（CHB）的结构，其中主动前端（AFE）功率级采用输入串联连接，随后级联以输出并联配置连接的双主动桥（DAB）变换器，通过高频变压器（HFT）提供电气隔离。该 SST 的额定功率为 1 MVA，通过交流开关设备直接连接到三相 13.2 kV 中压交流电网，并输出 750-V dc。在直流母线处连接有多个 dc/dc 变换器，每个变换器均可根据 EV 的电池容量为其充电。本工作采用了 SST 的一种新型分散式控制架构，简化了中压直流母线电压和模块级功率平衡。此外，本文还介绍了 SST 的局部和集中保护设计，用于识别并响应系统的内部故障。最后，展示了 SST 硬件原型直至额定电压的实验验证。本文详细介绍了中压 SST 的设计与实现，通过独特的控制器架构、分布式保护框架以及 SST 结构特征，解决了用于直接连接至中压交流电网的隔离型中压级功率变换器所面临的挑战。