CN102095051A - 移动式交直流供电系统 - Google Patents

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李小滨
李永富
潘慕军
龙超华
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Abstract

本发明公开了一种能灵活的为各种场合提供交流电或直流电的移动式交直流供电系统。该系统主要包括储能单元、变换装置、监控装置、交流电输入接口、多路直流电输出接口、交流电输出接口以及移动平台等几大部分,整套系统的其他单元可以承载于该移动平台上,能为各种场合灵活的提供交流电输出和直流电输出,可以为电动汽车充电提供交流电源,也可以为电动汽车的急速充电直接提供直流电源,以及提供临时急用的三相交流或单相交流电源等,因此相比现有的充电站来说,本发明具有显著的优点和实用性。

Description

移动式交直流供电系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种移动式交直流供电系统。 背景技术
[0002] 目前市面上各种移动体(汽车、船只等)或者各种应急状况在需要使用电能的情况 下,都是采用固定的充电站以及充电设备或者现场发电来实现,不具有可灵活操作性,在应 急状况需要电源的情况下,现场发电极其麻烦,还有普通小型的发电设备在电压及功率上 也往往也无法满足要求;上述移动体在没有固定充电站的场地能量耗尽时无法继续移动, 给使用者带来极大的不便。例如,电动汽车以其环保的优势作为新一代的交通工具,在以后 的日常生活中会慢慢普及,国家也部署了加快新能源电动汽车发展以及电动汽车充电站的 建设的计划,但是电动汽车充电站的建设并非一朝一夕的事,电力设备投资高,整个工程非 常浩大,短时间内无法到位,而且对于电动汽车使用者来说,在距离充电站较远的途中如果 出现电能耗尽的情况,将是一件非常头痛的事情。综上所述,针对目前电动汽车日益发展的 势态以及各种应急场合的需要,迫切需要一种可移动的能灵活的为各种移动体以及应急场 合提供电能的电源系统。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种能灵活的为各种场 合提供交流电或直流电的移动式交直流供电系统。
[0004] 本发明所采用的技术方案是:本发明涉及的移动式交直流供电系统包括一移动平 台,整个系统置于该移动平台上,所述移动式交直流供电系统还包括:
用于提供外界交流电输入的交流电输入接口; 变换装置,用于将交流电转换为直流电,或者将直流电转换为交流电; 储能单元,与上述变换装置连接,用于储存转换后的直流电;
电源输出单元,与上述变换装置连接并具有交流电输出接口和直流电输出接口,分别 用于对外输出交流电和直流电;
监控单元,与所述储能单元、变换装置通讯连接,用于实时控制所述储能单元、变换装 置以及对它们数据的采集和处理。
[0005] 作为其中一种方案,所述变换装置包括AC-DC变换器、DC-AC变换器以及DC-DC多 路变换器,所述AC-DC变换器连接于交流电输入接口,将输出的交流电转换为直流电并储 存于储能单元内;所述DC-AC变换器与所述交流电输出接口相连接,储能单元内的直流电 经过DC-AC变换器转换为交流电输出;所述DC-DC多路变换器与所述直流电输出接口相连 接,储能单元内的直流电经过DC-DC多路变换器转换为一路或者多路电压等级不同的直流 电输出。
[0006] 作为另一种方案,所述变换装置包括一双向电源装置和DC-DC多路变换器,所述 双向电源装置独立完成AC-DC转换或DC-AC转换的双向可逆变换,所述交流电输入接口和交流电输出接口共用一个接口,该双向电源装置连接于该共用接口与储能单元之间;所述 DC-DC多路变换器与所述多路直流电输出接口相连接,储能单元内的直流电经过DC-DC多 路变换器转换为一路或者多路电压等级不同的直流电输出。
[0007] 作为另一种方案,所述变换装置包括以下部分:
DC-AC变换器,将存储于所述储能单元内的直流电转变为交流电并通过所述交流电输 出接口输出;
整流电源,将从所述交流电输入接口输入的外界交流电源转换为直流电源; DC-DC变换器以及一开关切换装置,所述整流电源通过该开关切换装置与DC-DC变换 器连接成为所述储能单元的充电电源;并且所述DC-DC变换器还通过该开关切换装置与所 述直流电输出接口连接,对外界输出不同电压等级的直流电。
[0008] 进一步,在上述方案中的开关切换装置包括与所述DC-DC变换器连接的第一开关 和第二开关,所述第一开关和第二开关均为双控开关,第一开关的两个切换触点分别连接 整流电源和直流电输出接口,第二开关的的两个切换触点分别连接储能单元和直流电输出 接口。
[0009] 进一步该系统在具体应用中,所述移动式交直流供电系统还包括一计量计费装 置,采集数据记录输入输出的电量,并根据记录的电量生成费用数额。
[0010] 进一步,所述储能单元以铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池等化学电源或双电层电 容器等物理电源中的至少一种作为存储电能的载体。
[0011] 进一步,所述移动平台为自身带有动力装置的车辆或者船只,或者为一拖车,可有 外界动力牵引。
[0012] 本发明的有益效果是:由于本系统中包括储能单元,该储能单元以铅酸电池、锂离 子电池、钠硫电池等化学电源或双电层电容器等物理电源中的至少一种作为载体,而这些 在现有技术中已经较为成熟,为了本系统移动式供电提供了基础;本系统作为一个移动平 台,提供了交流电输出接口和直流电输出接口,可以为电动汽车充电提供交流电源,也可以 为电动汽车的急速充电直接提供直流电源,以及提供临时急用的三相交流或单相交流电源 等,因此相比现有的充电站来说,本发明具有显著的优点和实用性,而且在电动汽车较少的 前期,可以缓解电动汽车充电站的配置和建设的压力,能在移动中为电动汽车提供快速充 电服务以及救援服务。
附图说明
[0013] 图1是本发明的实施例一的系统框图; 图2是本发明的实施例二的系统框图;
图3是本发明的实施例三的系统框图; 图4是本发明中带有动力装置的示意图; 图5是本发明中实施例四的系统框图。
具体实施方式
[0014] 实施例一:
如图ι所示,本实施例主要包括储能单元4、变换装置10、监控装置8、交流电输入接口7、多路直流电输出接口 2、交流电输出接口 9以及移动平台1等几大部分。整套系统可以安 装在移动平台1上(该移动平台1包括直接安装在车辆,或轮式、履带式、拖车及船只的平台 上)成为移动式的电源;也可安装集装箱内,成为临时电源。上述储能单元4可利用化学电 源如:铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池等各类电池组成电池模块组或者物理电源如超级电 容器(双电层电容器)等作为存储电能的载体,也可二者组合利用,如双电层电容器和锂离 子电池组的组合来存储电能。所述变换装置10包括AC-DC变换器5、DC-AC变换器6以及 DC-DC多路变换器3,所述AC-DC变换器5连接于交流电输入接口 7,将输出的交流电转换 为直流电并储存于储能单元4内;所述DC-AC变换器6与所述交流电输出接口 9相连接,储 能单元4内的直流电经过DC-AC变换器6转换为交流电输出;所述DC-DC多路变换器3与 所述多路直流电输出接口 2相连接,储能单元4内的直流电经过DC-DC多路变换器3转换 为一路或者多路电压等级不同的直流电输出。本系统能保证在平时由电网或离网发电系统 通过交流电输入接口 7将电能经过变换装置10中的AC-DC变换器5对储能单元4进行补 充电能,需要使用储能单元4的电能时再通过变换装置10中的DC-DC多路变换器3向多路 直流电输出接口 2提供一路或多路不同电压等级直流电源,配电设备的多少可以根据用电 设备的需要进行配置;储能单元4也能通过变换装置10中的DC-AC变换器6向交流电输出 接口 9提供三相或单相工频交流电源以满足各种电能的需要。监控单元8控制系统的正常 运行,该监控单元8通过CAN或RS485或其它通信接口,对储能单元4以及变换装置10中 的各个模块进行通讯连接,负责系统中的储能单元4、AC-DC变换器5、DC-AC变换器6以及 DC-DC多路变换器3等数据采集、处理、分析及实时控制。
[0015] 实施例二:
参见图2所示,本实施例主要包括储能单元4、变换装置8、监控装置7、交流电输入/输 出接口 6、多路直流电输出接口 2以及移动平台1等几大部分。上述的变换装置8包括一 双向电源装置5和DC-DC多路变换器3,该双向电源装置5可独立完成AC-DC转换或DC-AC 转换的双向可逆变换,所述交流电输入接口和交流电输出接口共用一个接口(即交流电输 入/输出接口 6),所述双向电源装置5连接于交流电输入/输出接口 6与储能单元4之间。 本实施例作为实施例一的结构简化,利用现有技术中的双向电源具有的双向可逆变换的特 性,其中输入接口主要是储能装置补充电量之用,接口可以和交流输出接口共用,交流也有 多路输出接口,可以提供三相和单相工频交流电能。同实施例一,直流具有多路输出接口, 可以提供不同电压等级的直流电能,配电设备的多少可以根据用电设备的需要进行配置。
[0016] 实施例三:
参见图3所示,与上述实施例二不同,在本实施例中的移动式交直流供电系统还包括 一计量计费装置9,对交流电输入/输出接口 6和多路直流电输出接口 2采集数据记录输出 和输入的电量,作为计费依据,并根据所记录的电量生成费用数额,本实施例作为正式商业 运作之用。而前述的移动平台1为自身带有动力装置10的车辆(如图4所示)或者船只,整 个系统的其他单元承载于上,形式移动式的供电电源;或者该移动平台1为一拖车,本身不 带有动力装置,可由另外的车辆或者其他外界动力来牵引行进。
[0017] 实施例四:
参见图5,与上述的实施例相同,本实施例主要包括储能单元4、变换装置(图中未示 出)、监控装置9、计量计费装置11、交流电输入接口 7、多路直流电输出接口 10、交流电输出接口 2以及移动平台1等几大部分,整套系统可以安装在移动平台1上(该移动平台1包括 直接安装在车辆,或轮式、履带式、拖车及船只的平台上)成为移动式的电源,也可安装集装 箱内,成为临时电源。不同之处在于,本方案是利用整流电源和DC-DC变换器的组合来对储 能单元进行充电,同时利用DC-DC变换器来对外输出多路不同电压等级的直流电,即本方 案的变换装置是包括DC-AC变换器3、整流电源6、DC-DC变换器8以及开关切换装置5,该开 关切换装置5包括与所述DC-DC变换器8连接的第一开关(开关Kl)和第二开关(开关K2), 所述第一开关和第二开关均为双控开关,第一开关的两个切换触点a、b分别连接整流电源 6和多路直流电输出接口 10,第二开关的的两个切换触点c、d分别连接储能单元4和多路 直流电输出接口 10。在需要充电时该变换装置是通过交流电输入接口 7将交流电源经过 整流电源6利用现有的多相整流技术将交流电源转换成优质的直流电源,通过第一开关Kl 切换至触点a将直流电源通过DC/DC变换器8及监控单元9的控制成为储能单元4的充电 电源,再通过第二开关K2切换至触点c来完成对储能单元4进行电能的补充。在需要对外 输出时,将储能单元4中的电能通过第一开关Kl切换到触点b,通过DC/DC变换器8及监控 单元9的控制变换成可对外输出多路直流电的直流电源,再通过第二开关K2切换至触点d 送到多路直流电输出接口 10。

Claims (8)

1. 一种移动式交直流供电系统,包括一移动平台,整个系统置于该移动平台上,其特征 在于,所述移动式交直流供电系统还包括:用于提供外界交流电输入的交流电输入接口;变换装置,用于将交流电转换为直流电,或者将直流电转换为交流电;储能单元,与上述变换装置连接,用于储存转换后的直流电;电源输出单元,与上述变换装置连接并具有交流电输出接口和直流电输出接口,分别 用于对外输出交流电和直流电;监控单元,与所述储能单元、变换装置通讯连接,用于实时控制所述储能单元、变换装 置以及对它们数据的采集和处理。
2.根据权利要求1所述的移动式交直流供电系统,其特征在于,所述变换装置包括 AC-DC变换器、DC-AC变换器以及DC-DC多路变换器,所述AC-DC变换器连接于交流电输入 接口,将输出的交流电转换为直流电并储存于储能单元内;所述DC-AC变换器与所述交流 电输出接口相连接,储能单元内的直流电经过DC-AC变换器转换为交流电输出;所述DC-DC 多路变换器与所述多路直流电输出接口相连接,储能单元内的直流电经过DC-DC多路变换 器转换为一路或者多路电压等级不同的直流电输出。
3.根据权利要求1所述的移动式交直流供电系统,其特征在于,所述变换装置包括一 双向电源装置和DC-DC多路变换器,所述双向电源装置独立完成AC-DC转换或DC-AC转换 的双向可逆变换,所述交流电输入接口和交流电输出接口共用一个接口,该双向电源装置 连接于该共用接口与储能单元之间;所述DC-DC多路变换器与所述多路直流电输出接口相 连接,储能单元内的直流电经过DC-DC多路变换器转换为一路或者多路电压等级不同的直 流电输出。
4.根据权利要求1所述的移动式交直流供电系统,其特征在于,所述变换装置包括:DC-AC变换器,将存储于所述储能单元内的直流电转变为交流电并通过所述交流电输出接口输出;整流电源,将从所述交流电输入接口输入的外界交流电源转换为直流电源;DC-DC变换器以及一开关切换装置,所述整流电源通过该开关切换装置与DC-DC变换 器连接成为所述储能单元的充电电源;并且所述DC-DC变换器还通过该开关切换装置与所 述直流电输出接口连接,对外界输出不同电压等级的直流电。
5.根据权利要求4所述的移动式交直流供电系统,其特征在于,所述开关切换装置包 括与所述DC-DC变换器连接的第一开关和第二开关,所述第一开关和第二开关均为双控开 关,第一开关的两个切换触点分别连接整流电源和直流电输出接口,第二开关的的两个切 换触点分别连接储能单元和直流电输出接口。
6.根据权利要求1至5任一项所述的移动式交直流供电系统,其特征在于,所述移动式 交直流供电系统还包括一计量计费装置,用于采集数据记录输入输出的电量,并根据记录 的电量生成费用数额。
7.根据权利要求1至5任一项所述的移动式交直流供电系统,其特征在于,所述储能单 元以铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池或双电层电容器中的至少一种作为存储电能的载体。
8.根据权利要求1至5任一项所述的移动式交直流供电系统,其特征在于,所述移动平 台为自身带有动力装置的车辆或者船只,或者为一可由外界动力牵引的拖车。
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