固变方案-35｜10kV 直挂 6MW 乘用车超充枢纽全碳化硅固态变压器设计方案12 枪×500kW 液冷超充＋2MWh 缓冲储能，1000V 直流母线出
倾佳电子副总裁 杨茜
一、机型定位：为什么超充站是 SST 最先能成交的城市场景
2026 年国内乘用车 5C 电池进入 20 万元价位段，单枪 500kW 液冷超充从示范转为标配站型。一座 12 枪站的峰值功率是 6MW，现行做法是两台 2500kVA 干变、一列 400V 低压柜、约 160~200 只 30/40kW 充电模块，再用 400V/9000A 铜排把它们串起来。这套链路在郊区和高速服务区没有问题，因为地便宜、报装容量拿得到。它在城市核心区卡在三件事上：
- 报装 6~8MVA 的 10kV 增容在核心城区排队一年以上，且增容工程本身 150~300 万元；
- 配变＋低压柜＋模块柜合计占地 110~130m²，核心区地价下这块地比设备贵；
- 充电模块额定效率 95.5%，30% 负载时掉到 92%，而超充站全年平均负载率只有 15%~20%。
SST 直挂 10kV、输出 1000V 直流母线、配 2MWh 缓冲电池，把报装从 6MVA 压到 3.5MVA，占地压到 35~40m²，并把轻载效率靠单元休眠拉平。这是本机型成立的全部理由；它不成立的场景在第五节明写。
二、主电路与级联数
三相星接级联 H 桥（CHB）＋单元级 DCX 隔离＋1000V 直流母线＋枪端分配级＋储能口。
级联数：10kV 系统按 +10% 取 11kV，相电压峰值 11000×√2/√3 = 8981V。单元母线取 950V、调制比上限 0.8，N ≥ 8981/(0.8×950) = 11.8 → 取 14 个工作单元＋1 个冗余，每相 15，整机 45 个单元。14 个工作单元合成峰值 10640V，对 8981V 留 18% 裕度用于电压环动态与电抗器压降。
线电流：6MW/(√3×10kV) = 346A rms，峰值 490A。这个电流是 CHB 级器件选档的决定量：1200V/540A 档在 40℃ 进水下只能做到 5MW，本机型 CHB 位置直接上 1200V/800A 62mm 半桥。
单元功率：6MW/42 = 143kW，超过单台 MFT 100kW 的散热天花板，拆成两条 71.5kW DCX 通道，20kHz。
单元电容：单元承担单相 100Hz 脉动，C = P/(ω·V·ΔV) = 143000/(2π×100×950×95) ≈ 2.5mF，取 2.5mF/1100V 薄膜电容，每单元 6 只 420μF 并联。
分配级：1000V 母线到 12 把枪，每枪 500kW 两路交错 Buck，输出 500~1000V 宽范围以兼容 400V 平台车（500V 下限）。Buck 不隔离，隔离已在 DCX 完成；枪端与母线之间只需按 GB/T 的 Y 电容与绝缘监测要求处理。
储能口：2MWh 电池组，700~1000V，经两路 1MW 双向升降压接 1000V 母线。电池不直挂母线，因为母线要在 950~1050V 做 12 枪的公共稳压点。
三、器件矩阵（倾佳杨茜代理产品，按封装与规格）
整机功率模块 478 只，两种封装外形。副边用 1400V 档而不是 1200V，是因为 1000V 母线加 Buck 输入侧的开关尖峰后，1200V 档在 83% 电压下工作，长期运行的宇宙射线失效率会比 71% 工作点高一个数量级。这个选择的代价是副边模块单价高 20% 左右，换的是十年的失效率数据能对外出具。
安费诺互连：12 把安费诺液冷直流充电枪，1000V/600A 液冷版，GB/T 2015、CCS2、NACS 三种枪头共用同一枪座与液冷回路平台；1000V 母线到枪柜之间用安费诺高压屏蔽连接器（1000V/400A 两芯屏蔽，带 HVIL 高压互锁）；储能口用安费诺储能专用高压连接器（1500V/400A）；每枪支路一只安费诺手动维护开关（MSD），维修时在枪柜侧形成可见断口。
四、MFT 与磁件
90 台 71.5kW/20kHz 中频变压器，变比 19:20（950V→1000V），DCX 工作在谐振点附近，谐振电感 Lr = 25μH ±5%，谐振电容原边 2×0.5μF/1200V。10kV 主绝缘与 75kV 雷电冲击全部交给 MFT、网侧电抗器（6MW 取 1.9mH）与悬浮冷板，驱动板只承担单元内 3000V。单台 MFT 原副边杂散电容 ≤50pF，90 台并联按 √N 叠加，整机共模电荷预算才压得住 12 把枪的接地故障检测门槛。
五、效率账与诚实账
额定赢 3.1 个点，30% 负载赢 6.3 个点。按 12 枪、全年平均利用率 15% 计，站年充电量约 7.9GWh，加权效率差 4 个点对应 315MWh，按 0.9 元/kWh 折 28 万元/年。
诚实账：本机型整机造价约 0.55 元/W，6MW 合 330 万元；现行链（模块 0.18 元/W＋干变低压柜 60 万元）约 170 万元，差 160 万元，靠电费要 6 年。这笔账在郊区和高速服务区不成立。它成立的地方是：核心城区 10kV 增容排不上或增容工程超过 150 万元；占地按商业地价折算超过 3 万元/m²；以及地方对超充站报装容量有硬上限。三条满足两条，2MWh 缓冲储能把报装从 6MVA 压到 3.5MVA 这一项本身就能省下增容费，SST 的溢价被这一项吃掉大半，回收期回到 2~3 年。
第二笔诚实账：枪端短路。现行链枪端短路电流由充电模块限流在 1.2 倍，SST 链也是 1.2 倍，两者在枪端没有差别。SST 的限流优势在 10kV 侧与 1000V 母线，不在枪端，不要拿这个当卖点。
六、风险与准入项
- 热循环剖面：每枪每日 25~35 次充电，单元 ΔTj 20~30K 的循环次数每年 10⁴ 量级，模块功率循环数据必须按这个剖面出具，不能拿 ΔTj 80K 的工业剖面换算；
- DCX 副边同步整流的四路延时离散 ≤20ns 为否决项，副边加 20μF 隔直电容而不做 CLLC；
- 1000V 母线上 12 枪并联时，任一枪的车端绝缘故障通过母线耦合到其它枪，绝缘监测须按母线分区（每 4 枪一区）设 IMD，否则单车故障全站停枪；
- Buck 级 62mm 两路交错并联，模块 Rds(on) 按 ±5% 分档配组，否则交错均流偏差 8~10% 使一路提前进热限。
七、器件方案与供货判断
本机型 CHB 位置的 1200V/800A 62mm 半桥是本系列第十二次出现的档位，超充枢纽的 346A 线电流是它在 10kV 机型里的典型工作点，建议作为倾佳杨茜代理碳化硅产品线的优先备货档。E2B 两种电压档（1200V 与 1400V）各 180 只，同封装外形不同电压，BOM 锁定层级按封装外形定，两档随货附 Qoss(V) 实测曲线与 1000h 体二极管数据。62mm 与 E2B 压接式驱动板两型，随模块配套交付，四路延时离散实测值随板附出厂数据。液冷冷板功率循环数据按每年 10⁴ 次、ΔTj 25K 剖面单独出具。样机阶段 45 单元一套，小批阶段按 ±5% 分档配组，量产后失效分析 48 小时初判、一周书面报告。
倾佳副总杨茜-力推器件方案
