그리드 균형을 유지하는 데 도움이 되는 양방향 EV 충전

배전 시스템은 원래 피크 수요를 충족하기 위해 설계되고 레이디얼 인프라를 통해 수동적으로 전력을 공급하지만, 스마트 그리드는 고객의 선택의 폭을 넓혀줄 뿐만 아니라 로컬, 원격 또는 자동으로 관리할 수 있습니다. 스마트 그리드를 사용하면 전기 사업자가 소비자 행동의 변화를 따라갈 수 있습니다(예: 가정에서 EV 배터리를 충전하는 경우 사용량이 적은 시간에 야간에 충전이 수행됨).

최고 성능의 EV에는 22kW 범위의 온보드 충전기가 있습니다. 양방향 충전기의 아이디어는 EV를 배터리 저장 요소로 사용할 수 있는 가능성을 함께 제공합니다. 차고의 EV가 한 번 충전으로 400마일을 갈 수 있다고 가정해 보겠습니다. 그러나 통신, 클라우드 컴퓨팅 및 현대화된 그리드를 통해 자동차는 소유자가 내일은 50마일 이상을 주행하지 않을 것이라는 것을 "인식"합니다. 기술적으로 오전 7시에 배터리가 완전히 충전되지 않아도 되므로 현지 소비를 위해 밤새 차량에서 에너지를 빼낼 수 있고 사용량이 많은 시간에 그리드에 다시 넣을 수 있습니다. 공용 충전 인프라에도 이와 유사한 접근 방식이 있으며, 스테이션 간 부하 균형을 달성합니다.

또한 그리드 전력 품질을 개선하고 유입된 고조파 전류를 줄이기 위해서는 순방향 부하의 대부분이 DC이므로 전력 역률 보정이 필요합니다. 예를 들어, 350kW로 작동하는 오프보드 급속 EV 충전기에서 입력은 그리드에서 나오는 3상 AC 연결이고 배터리 출력은 DC입니다.

능동 3상 역률 보정을 위한 여러 토폴로지가 있습니다. 10kW, 양방향 3상 3레벨(T형) 인버터 및 PFC 레퍼런스 설계는 양방향 전력 보정을 지원하며, 스위칭 주파수가 더 높은 SiC(실리콘 카바이드) MOSFET(금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터)를 사용하여 효율을 개선하고 자기 크기를 줄여서 전체 시스템 크기를 줄입니다. 이 토폴로지는 EV 충전 및 태양광 인버터와 같은 고전력 스마트 그리드 애플리케이션으로 확장 가능합니다. 스위칭 손실이 더 낮은 SiC MOSFET은 더 높은 DC 버스 전압(최대 800V)과 피크 효율을 97% 이상 보장합니다.

그리드의 미래에 대한 TI의 지속적인 투자의 일환으로 TI는 그리드에 연결된 충전기와 EV 내의 배터리 관리 시스템 모두에서 EV 충전을 가능하게 하는 데 필요한 구성 요소를 발전시키고 있습니다. 그리드 및 EV 배터리의 고전압이 발생할 가능성이 있으므로, 절연 장치는 모든 EV 충전 또는 배터리 관리 시스템 설계에 필수적입니다. 이러한 장치에는 절연 및 비절연 증폭기, 절연 및 비절연 인터페이스 통합 회로, 신호 아이솔레이터용 전원과 같은 통신 및 보호 회로가 포함되어 있습니다.