CN105553016B - 一种分布式光伏储能充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光伏储能充电桩，包括光伏板、光伏变换器、逆变装置、电池模块、直流母线和检测模块，所述光伏变换器、逆变装置和电池模块分别与直流母线连接；所述光伏板与光伏变换器连接，所述光伏变换器分别与电池模块和逆变装置连接；所述逆变装置设有逆变器和整流器，所述逆变装置外接市电交流旁路和充电枪，所述逆变装置具有双向变流的特性；所述电池模块设有电池和电池检测装置，所述电池模块与逆变装置连接；所述检测模块与电池模块和逆变装置连接。电池可接受光伏变化器充电，也可接受逆变装置整流充电，在电池需要放电时，通过逆变器变换交流电输出，供电动汽车充电，缓解高峰期大量使用充电桩的用电压力，节省成本。

Description

一种分布式光伏储能充电桩

【技术领域】

本发明涉及光伏储能充电技术领域，尤其涉及一种分布式光伏储能充电桩。

【背景技术】

随着新能源、低碳等理念的普及，纯电动车在人们生活中的接受程度越来越高。越来越多的小型电动汽车被人们所购买使用，随之而来的配套设施在人们生活中越来越多，我们会发现大量的小型交流充电桩出现在各种用电区的停车位旁，短期内可以满足电动汽车的充电需求。但是随着大量后来增加的交流充电桩安装在用电区停车场，短时间内，由于桩不会被大量使用，所以无法暴露问题，一旦新安装的充电桩被大量使用，势必对用电区的配电网造成巨大的冲击，严重的将会直接导致电网瘫痪。考虑到这么多充电桩使用，要满足其供电需求，那么配电线缆势必需要配套设计，所产生的成本将是巨大压力。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是：采用了具有双向变流特性的逆变装置，电池可以接受光伏变化器充电，也可以接受逆变装置整流充电，在电池需 要放电时，可以通过逆变装置将直流逆变成交流电输出，供电动汽车充电，缓解了用电区内高峰期大量使用充电桩的用电压力，在不进行配电线缆配套设计的情况下也能满足用电区内充电桩的供电需求。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种分布式光伏储能充电桩，包括光伏板、光伏变换器、逆变装置、电池模块、直流母线和检测模块，所述光伏变换器、逆变装置和电池模块分别与直流母线连接；所述光伏板与光伏变换器连接，所述光伏板用于将太阳能转换为光伏直流；所述光伏变换器分别与电池模块和逆变装置连接，所述光伏变换器用于将所述光伏板产生的光伏直流转换为储能充电桩的内部直流；所述逆变装置设有逆变器和整流器，所述逆变装置外接市电交流旁路和充电枪，所述逆变装置具有双向变流的特性；所述电池模块设有电池和电池检测装置，所述电池模块与逆变装置连接；所述检测模块与电池模块和逆变装置连接，用于检测电池的充放电状态和逆变装置的电信号参数。

其中，所述逆变装置还包括远程通信模块，所述远程通信模块用于将检测模块检测到的数据传输给后台总站，后台总站根据数据发出控制指令。

其中，所述分布式光伏储能充电桩还包括导轨，所述逆变装置还包括控制模块，所述控制模块与远程通信模块连接，用于接收后台总站的指令控制市电交流电路的接入或断开，控制电池模块的充放电。

其中，所述电池模块与逆变装置存在通信。

其中，所述市电交流旁路设置有指令开关，所述指令开关与控制模块连接，用于控制市电交流旁路的切断与投入。

其中，所述光伏变化器还包括最大功率跟踪控制器。

其中，所述光伏变换器和市电交流旁路可同时对电池进行充电。

其中，所述电池检测装置与控制模块连接，控制模块根据电池的充电状态来控制电池的充放电。

其中，所述逆变装置可实现并网或离网输出

其中，所述逆变装置的输出功率可调整。

本发明的有益效果在于光伏变换器支持最大功率跟踪，将光伏直流转换成内部直流，能以最大的功率对电池进行充电，逆变装置具有双向变流特性，电池可以接受光伏变化器充电，逆变装置中的整流器将市电交流旁路的交流电转换为直流，电池也可以接受逆变装置整流充电，在电池需要放电时，可以通过逆变装置将直流逆变成交流电输出，供电动汽车充电，缓解了用电区内高峰期大量使用充电桩的用电压力，在不进行配电线缆配套设计的情况下也能满足用电区内充电桩的供电需求。

【附图说明】

图1是本发明一种分布式光伏储能充电桩实施例的电路结构示意图；

图2是本发明一种分布式光伏储能充电桩又一实施例的电路结构示意图；

图3是本发明一种分布式光伏储能充电桩又一实施例的电路结构示意图；

附图标记：11、光伏板；12、光伏变换器；121、最大功率跟踪控制器；13、逆变装置；131、逆变器；132、整流器；133、远程通信模块；134、控制模块；14、电池模块；141、电池；142、电池检测装置；15、直流母 线；、16、检测模块；17、市电交流旁路；171、指令开关；18、充电枪；

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参阅图1，一种分布式光伏储能充电桩，包括光伏板11、光伏变换器12、逆变装置13、电池模块14、直流母线15和检测模块16，光伏变换器12、逆变装置13和电池模块14分别与直流母线15连接；光伏板11与光伏变换器12连接，光伏板11用于将太阳能转换为光伏直流；光伏变换器12分别与电池模块14和逆变装置13连接，光伏变换器12用于将光伏板11产生的光伏直流转换为储能充电桩的内部直流；逆变装置13设有逆变器131(图未示)和整流器132(图未示)，逆变装置13外接市电交流旁路17和充电枪18，逆变装置13具有双向变流的特性；电池模块14设有电池141 (图未示)和电池检测装置142(图未示)，电池模块14与逆变装置13连接；检测模块16与电池模块14和逆变装置13连接，用于检测电池模块14的充放电状态和逆变装置13的电信号参数。光伏板用于将太阳能转换为光伏直流，光伏变换器将光伏直流转换为内部直流，光伏变换器、逆变装置和电池模块三者之间都是通过直流母线连接，连接的电流信号都是内部直流，实现了电池的充放电；逆变器用于将内部直流转换为输出的交流电，用于对电动汽车供电，这是电池的放电过程，整流器用于将市电交流旁路的交流电转换为内部直流电，这是电池的充电过程，电池检测装置主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，一旦电池的能量耗尽时，可以根据历史数据或后台指令，从市电取小功率电能给电池补充电能，电池在放电状态下对电动汽车进行充电时，优先使用电池内的电能，有利于缓解市电交流旁路的用电压力，减少用电区的配电压力，不需要对配电线缆进行配套设计，也能满足供电需求，减少了成本。

逆变装置13还包括远程通信模块133，远程通信模块133用于将检测模块16检测到的数据传输给后台总站，后台总站根据数据发出控制指令。优选的，远程通信模块为GPRS模块，远程通信模块具有传输速率高、传输时间短的特点，能快速的将检测模块检测到的电池内电量状态传输给后台总站，后台总站迅速发出相应的控制指令，控制电池是否是进入充电状态还是放电状态。

逆变装置13还包括控制模块134(图未示)，控制模块134与远程通信模块133连接，用于接收后台总站的指令控制市电交流电路17的接入或断 开，控制电池模块14的充放电。控制模块接收到后台总站发出的指令，对市电交流电路进行控制，从而改变逆变装置的工作状态，若电池放电，则逆变器正常运行、整流器关闭，若电池充电，则整流器正常运行，逆变器关闭。

电池模块14与逆变装置13存在通信。优选的，电池模块与逆变装置之间为CAN通信方式。

市电交流旁路17设置有指令开关171(图未示)，指令开关171与控制模块134连接，用于控制市电交流旁路17的切断与投入。控制模块从后台总站接收到控制指令，控制指令开关的开启和断开，从而控制市电交流旁路的切断和投入。

光伏变化器12还包括最大功率跟踪控制器121(图未示)。最大功率跟踪控制器即为最大功率点跟踪太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。最大功率跟踪控制器主要功能：检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。光伏电池的输出功率与最大功率跟踪控制器的工作电压有关，只有工作在最合适的电压下，它的输出功率才会有个唯一的最大值，提高了太阳能的转换效率，大大提高了光伏板的利用率，最大功率跟踪控制器能实现电池的快速充电。

光伏变换器12和市电交流旁路17可同时对电池141进行充电。由于光伏变换器、充电系统和逆变装置三者之间是相互独立的，并且光伏变换器、充电系统和逆变装置都通过直流母线连接，逆变装置又与市电交流旁路连接，光伏变化器转化的内部电流对电池充电，逆变装置内的逆变器将 市电交流中交流电转化为直流电，亦可对电池充电，光伏变化器和市电交流旁路对电池充电是同时进行的。

电池检测装置142与控制模块134连接，控制模块134根据电池141的充电状态来控制电池141的充放电。电池检测装置即为电池的管理系统，用于检测电池两端的电压和电池的电流，动态检测电池的工作状态，并进行数据记录、分析及通，控制模块根据电池的充电状态控制电池充放电。

逆变装置可实现并网或离网输出。由于市电交流电路中设有指令开关，可接受逆变器中的控制模块来控制指令开关进行合闸或者分闸，当指令开关进行合闸时，逆变器可以并入到市电交流电路中，实现并网输出，当指令开关进行分闸时，逆变器可以并入到市电交流电路中，实现离网输出。

逆变装置13的输出功率可调整。逆变装置可通过后台总站的上位机指令调整输出功率。

参阅图2，在一些实施例中，本发明也可不配置光伏变换器和光伏板，其它配置和结构不改变，只是不需要进行对电池进行光伏储能充电，单纯依靠市电交流电路对电池充电，变换成纯储能充电桩，适用于地下停车场等无太阳光的环境，可以有效解决地下停车场的配电网配额不够的问题。

参阅图3，在一些实施例中，本发明也可不配置市电交流旁路，其它配置和结构不改变，只是单纯对电池进行光伏储能充电，不依靠市电交流电路充电，变成离网型光伏储能充电桩，适用于无电区域配置的充电桩，可应用于郊区或人员密集度较低的区域。

需要说明的是，本发明实施例中的附图为了说明书的需要，进行了适当放大或者缩小，有时各个视图并未成比例绘制。这些视图仅为示意目的， 因此不构成对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分布式光伏储能充电桩，其特征在于，包括光伏板、光伏变换器、逆变装置、电池模块、直流母线和检测模块，所述光伏变换器、逆变装置和电池模块分别与直流母线连接；

所述光伏板与光伏变换器连接，所述光伏板用于将太阳能转换为光伏直流；

所述光伏变换器分别与电池模块和逆变装置通过直流母线连接，三者连接的电流信号都是内部直流；所述光伏变换器用于将所述光伏板产生的光伏直流转换为储能充电桩的内部直流；

所述逆变装置设有逆变器和整流器，所述逆变装置外接市电交流旁路和充电枪，所述逆变装置具有双向变流的特性；逆变器用于将内部直流转换为输出的交流电，用于对电动汽车进行供电，整流器用于将市电交流旁路的交流电转换为内部直流；

所述逆变装置还包括远程通信模块，所述远程通信模块用于将检测模块检测到的数据传输给后台总站，后台总站根据数据发出控制指令；

所述逆变装置还包括控制模块，所述控制模块与远程通信模块连接，用于接收后台总站的指令控制市电交流旁路的接入或断开，控制电池模块的充放电；控制模块接收到后台总站发出的指令，对市电交流旁路进行控制，从而改变逆变装置的工作状态，若电池放电，则逆变器正常运行、整流器关闭，若电池充电，则整流器正常运行，逆变器关闭；

光伏变换器和市电交流旁路可同时对电池进行充电；

所述电池模块设有电池和电池检测装置，所述电池模块与逆变装置连接；所述电池检测装置用于监控电池的状态，一旦电池的能量耗尽时，可以根据历史数据或后台指令，从市电取小功率电能给电池补充电能，电池在放电状态下对电动汽车进行充电时，优先使用电池内的电能；

所述检测模块与电池模块和逆变装置连接，用于检测电池的充放电状态和逆变装置的电信号参数。

2.根据权利要求1所述的分布式光伏储能充电桩，其特征在于，所述电池模块与逆变装置存在通信。

3.根据权利要求2所述的分布式光伏储能充电桩，其特征在于，所述市电交流旁路设置有指令开关，所述指令开关与控制模块连接，用于控制市电交流旁路的切断与投入。

4.根据权利要求3所述的分布式光伏储能充电桩，其特征在于，所述光伏变换器还包括最大功率跟踪控制器。

5.根据权利要求4所述的分布式光伏储能充电桩，其特征在于，所述电池检测装置与控制模块连接，控制模块根据电池的充电状态来控制电池的充放电。

6.根据权利要求5所述的分布式光伏储能充电桩，其特征在于，所述逆变装置可实现并网或离网输出。

7.根据权利要求6所述的分布式光伏储能充电桩，其特征在于，所述逆变装置的输出功率可调整。