KOKA059 December   2022 AMC1202 , AMC1302 , AMC1306M05 , AMC22C11 , AMC22C12 , AMC23C10 , AMC23C11 , AMC23C12 , AMC23C14 , AMC23C15 , AMC3302 , AMC3306M05

 

  1.   1
  2.   요약
  3.   상표
  4. 1머리말
    1. 1.1 전기 자동차용 DC 충전소
    2. 1.2 전류 감지 기술 선택 및 동급 모델
      1. 1.2.1 션트 기반 솔루션으로 전류 감지
      2. 1.2.2 감지 기술의 동급 모델
  5. 2AC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. 2.1 AC/DC의 기본 하드웨어 및 제어 설명
      1. 2.1.1 AC 전류 제어 루프
      2. 2.1.2 DC 전압 제어 루프
    2. 2.2 지점 A 및 B – AC/DC AC 위상 전류 감지
      1. 2.2.1 대역폭의 영향
        1. 2.2.1.1 정상 상태 분석: 기본 및 제로 크로싱 전류
        2. 2.2.1.2 과도 현상 분석: 스텝 전력 및 전압 저하 응답
      2. 2.2.2 지연의 영향
        1. 2.2.2.1 고장 분석: 그리드 단락
      3. 2.2.3 게인 오류의 영향
        1. 2.2.3.1 게인 오류로 인한 AC/DC의 전력 장애
        2. 2.2.3.2 게인 오류로 인한 전력 장애에 대한 AC/DC 응답
      4. 2.2.4 오프셋의 영향
    3. 2.3 지점 C 및 D – AC/DC 링크 전류 감지
      1. 2.3.1 대역폭이 피드포워드 성능에 미치는 영향
      2. 2.3.2 지연이 전원 스위치 보호에 미치는 영향
      3. 2.3.3 게인 오류가 전력 측정에 미치는 영향
        1. 2.3.3.1 과도 현상 분석: 지점 D의 피드포워드
      4. 2.3.4 오프셋의 영향
    4. 2.4 지점 A, B, C1/2 및 D1/2및 제품 제안의 장점과 단점 요약
  6. 3DC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. 3.1 위상 변이 제어를 사용하는 절연 DC/DC 컨버터의 기본 작동 원리
    2. 3.2 지점 E, F-DC/DC 전류 감지
      1. 3.2.1 대역폭의 영향
      2. 3.2.2 게인 오류의 영향
      3. 3.2.3 오프셋 오류의 영향
    3. 3.3 지점 G - DC/DC 탱크 전류 감지
    4. 3.4 감지 지점 E, F, G 및 제품 제안 요약
  7. 4결론
  8. 5참고 자료

1.1 전기 자동차용 DC 충전소

차량 배터리에서 그리드로 전력을 공급하거나 방전하려면 그림 1-1에서와 같이 AC와 DC 레일 사이에 여러 개의 변환 단계가 필요합니다.

EV 충전 시스템의 전류 센싱 지점그림 1-1 EV 충전 시스템의 전류 센싱 지점

AC/DC 컨버터는 DC 전압과 함께 PCC(공통 커플링 지점)의 전류 THD(Total Harmonic Distortion)를 제어하면서 AC를 DC 전원으로 변환하는 역할을 합니다. 동시에, 절연 DC/DC 컨버터는 주로 그리드와 차량 사이의 갈바닉 절연과 정전류(CC) 및 정전압(CV) 충전 기능을 달성하는 데 사용됩니다.

그림 1-1에는 EV 충전 시스템의 일반적인 전류 센서 위치가 나와 있습니다.

  • 지점 A, B, C, D에 배치된 센서를 통해 AC/DC 단계의 전력 조정 및 보호를 달성합니다.
    • 지점 A는 PCC로 향하는 컨버터의 기본 연결 지점입니다. 이 위치에 센서를 배치하면 그리드로 유입되거나 풀링된 전류를 가장 정확하게 모니터링하고 제어할 수 있어 그리드와 상호 변경되는 유효 및 무효 전력의 정확한 제어를 달성할 수 있습니다.
    • 지점 B에는 스위칭 노드(SN)의 스위치 전류를 측정하는 기능이 있습니다. 이 위치에 전류 센서를 배치하면 전원 스위치의 보호 및 제어 루프 속도를 높일 수 있습니다. 또한 전류 센싱 회로에서 절연 전원 공급 장치가 필요할 경우 게이트 드라이버 공급 장치를 활용할 수 있으므로 설계의 총 비용을 절감할 수 있습니다. 그러나 측정에는 EMI 필터의 손실이 포함되지 않으므로 이 위치는 무효 전력 보상에 덜 적합합니다.
    • 지점 C는 DC 버스 전류의 측정 지점입니다. 이 위치에 전류 센싱 회로를 배치하면 전원 공급 장치가 하단 스위치 드라이버 공급 장치와 공유될 때 비용을 절감할 수 있습니다.
    • 지점 D는 DC 버스의 양극 레일에 배치된 DC 버스 전류의 측정 지점입니다.
  • G, F 및 E 지점에 위치한 센서를 통해 DC/DC 단계의 전력 조정 및 보호를 달성할 수 있습니다
    • 지점 G는 권선 전류를 제어하는 데 필요합니다.
    • 지점 F는 양극 단자에 위치한 배터리 전류의 측정 지점입니다.
    • 지점 E는 음극 단자에 위치한 배터리 전류의 측정 지점입니다. 음극 단자로 흐르는 전류를 감지하는 이점은 저압측 FET의 게이트 드라이버 공급 장치를 활용하여 전류 감지 회로에 전원을 공급할 수 있다는 점입니다.

이 애플리케이션 노트에서는 EV용 DC 충전 애플리케이션에서 사용할 때 전류 센서에 필요한 최소 사양을 정의하기 위해 시뮬레이션 결과를 기반으로 연구를 수행했습니다. 대역폭, 이득 오차, 오프셋 및 지연 시간의 최적 값은 표 1-1에 나열된 시스템 사양을 제시하는 11kW 시스템에 대해 도출되었습니다. 이 문 서에서는 다음 두 가지 절연 DC/DC 토폴로지를 고려합니다. 위상 변이 제어 기능이 있는 DAB(듀얼 액티브 브리지) 및 CLLLC 공진 컨버터 포함 DAB.

섹션 2에서는 C와 D의 DC 링크 전류 측정을 통해 AC/DC 입력 전류 센싱에 대한 설계 고려 사항에 대해 설명합니다 섹션 3에서는 대역폭, 게인 및 오프셋 오류와 같은 특성이 DC/DC 스테이지의 성능에 미치는 영향에 대해 DC/DC 스테이지의 전류 감지 지점(G, F, E)에 대한 요구 사항을 자세히 설명합니다.

표 1-1 EV 충전기의 목표 사양
조건설명
전원 정격 및 전력 흐름V2G/V2H를 지원하는 11kW 양방향 작동
AC 정격400VAC(3상, 각각 230VAC)
16ARMS(각 위상)
AC 전류의 총 고조파 왜곡전부하의 PCC에서 3.6%
DC 정격VDCBUS 800V 공칭(650V~800V)
IDCBUS 14A(14A~17A)
VBAT 400V(250V~450V)
IOUT 27.5A(24A~44A)
AC/DC의 스위칭 주파수70kHz(데드 타임 = 250ns)
DC/DC의 스위칭 주파수공진 CLLLC DAB의 경우 위상 전환 DAB
500kHz 공칭에 대해 100 kHz
DC 측에서 제어되는 전력에 필요한 정확도VDCBUS ±1%
VBAT ±1%
IBAT ±1%
전류 및 전압 루프의 구현된 AC/DC 대역폭3kHz 그리드 전류 루프(id, iq)
400Hz DC 버스 전압 루프
전압 측정의 구현된 대역폭: 그리드 및 DC 링크100 kHz