CN105576808A - 一种太阳能充电系统 - Google Patents

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    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells

Abstract

本发明提供一种太阳能充电系统，包含集中直流母线的充电模块和转换模块，转换模块将太阳能板产生的电能转换后输入到充电模块中，这样，太阳能板产生的能量经转换模块、通过集中直流母线供给充电负载，和传统技术中将太阳能产生的电量经复杂的逆变器转换并到供电电网的方案相比，本发明具有成本低、电能转换效率高的优点。

Description

一种太阳能充电系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车的充电系统，尤其涉及一种将太阳能用于充电的充电系统。
背景技术
随着新能源汽车的发展，特别是电动汽车的普及，对快速充电站的需求越来越大。人们普遍期望电动汽车续航里程长而充电时间短，这就意味着快速充电机功率会越来越大，而电网的负荷能力有限，特别是城市中心地段电网最大容量基本固定了，很难因为充电站的需要大幅增加用电容量，而人口密集地区对充电站的需求却更大，这样电网的负荷就成了充电站建设的关键瓶颈。为了解决电网容量不足的问题，人们想到了利用太阳能发电，将太阳能发出的电量供给充电负载，在电网容量有限的情况下，进一步为充电站提供更大的峰值功率。传统的具有太阳能发电的充电站，是通过光伏逆变器并到电网上，逆变器电路复杂，成本较高。
发明内容
本发明提供一种太阳能充电系统，以解决现有太阳能发电的充电站电路复杂、成本高的问题。
为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种太阳能充电系统，其特征在于，包括太阳能板、转换模块和充电模块，其中，
所述太阳能板，用于获得由太阳能转换而来的电能；
所述转换模块的输入端连接所述太阳能板，将所述太阳能板产生的电能进行转换，将转换后的电能输入到所述充电模块中；
所述充电模块，包括AC-DC模块，直流母线和一个或多个DC-DC充电子模块；
所述AC-DC模块，其输入端连接电网，将电网的交流电转换为直流电，其输出端连接所述直流母线；
所述DC-DC充电子模块的输入端连接所述直流母线，其输出端用于连接充电负载。
可选的，所述AC-DC模块包含双向PFC电路单元和DC-DC电路单元。
可选的，所述双向PFC电路单元的一端口连接电网，另一端口作为PFC母线连接所述DC-DC电路单元的输入端，用于将电网的能量和所述PFC母线的能量进行双向传递；所述DC-DC电路单元的输出端连接所述直流母线。
可选的，所述转换模块的输出端连接所述PFC母线。
可选的，所述转换模块的输出端连接所述直流母线。
可选的，所述AC-DC模块为双向能量传递的模块。
可选的，所述AC-DC模块包含双向PFC电路单元和双向DC-DC电路单元，其中，
所述双向PFC电路单元的一端口连接电网，另一端口作为PFC母线连接所述双向DC-DC电路单元的一端口，用于将电网的能量和所述PFC母线的能量进行双向传递；
所述双向DC-DC电路单元的另一端口连接所述直流母线和所述转换模块的输出端；用于将所述PFC母线的能量和所述直流母线的能量进行双向传递。
可选的，所述充电系统还包括储能单元，所述储能单元连接所述直流母线。
可选的，所述充电系统还包括逆变单元，其输入端连接直流母线，其输出端连接电网，用于将直流母线上的电量逆变为交流电回馈给电网。
可选的，所述转换模块输出直流电压。
本发明提供一种太阳能充电系统，包含集中直流母线的充电模块和转换模块，转换模块将太阳能板产生的电能转换后输入到充电模块中，这样，太阳能板产生的能量经转换模块、通过集中直流母线供给充电负载，和传统技术中将太阳能产生的电量经复杂的逆变器转换并到供电电网的方案相比，本发明具有成本低、电能转换效率高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的充电系统实施例一示意图；
图2是本发明实施例提供的充电系统实施例二示意图；
图3是本发明实施例提供的充电系统实施例三示意图；
图4是本发明实施例提供的充电系统实施例四示意图；
图5是本发明实施例提供的充电系统实施例五示意图；
图6是本发明实施例提供的充电系统实施例六示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种太阳能充电系统，以解决现有太阳能发电的充电站电路复杂、成本高的问题。
参照图1，本申请提供的实施例一示意图，一种太阳能充电系统，包括：太阳能板100、转换模块200和充电模块300，其中，
所述太阳能板100，用于获得由太阳能转换而来的电能；
所述转换模块200的输入端连接所述太阳能板，将所述太阳能板的电能进行转换，将转换后的电能输入到所述充电模块中；
所述充电模块300，包括AC-DC模块301，直流母线302和一个或多个DC-DC充电子模块303；
所述AC-DC模块301，其输入端连接电网，将电网的交流电转换为直流电，其输出端连接所述直流母线302；
所述DC-DC充电子模块303的输入端连接所述直流母线，其输出端用于连接充电负载。
需要说明的是，所述AC-DC模块301的输出端，包含输出正端和输出负端，输出正端连接直流母线，输出负端连接参考电位端-地端；同样的，所述转换模块的输出端也包含输出正端和输出负端。本申请中为了描述方便，只重点描述输出正端，例如上述实施例中的“所述AC-DC模块301，其输出端连接所述直流母线302”，实际上隐含了“输出负端连接地端，直流母线的参考电位端连接地端”，同理如“所述DC-DC充电子模块303输入端连接直流母线”，也即，所述DC-DC充电子模块303的输入正端连接直流母线，其负端连接地端。
本发明提供一种太阳能充电系统，包含集中直流母线的充电模块和转换模块，转换模块将太阳能板产生的电能转换后输入到充电模块中，这样，太阳能板产生的能量经转换模块、通过集中直流母线供给充电负载，和传统技术中将太阳能产生的电量经复杂的逆变器转换并到供电电网的方案相比，本发明具有成本低、电能转换效率高的优点。
将太阳能板的电量转换到充电模块中，只需要简单高效的一级DC-DC变换电路。而传统的太阳能板产生的电量要通过逆变器转换，并入电网，然后将电网进行直流转换为充电负载供电。因此，本申请的太阳能充电系统的能量转换环节少，系统效率得以提高。一路或多路DC-DC充电子模块的输入取自直流母线，使充电负载的功率得以集中控制。
可选的，所述AC-DC模块301包含双向PFC电路单元和DC-DC电路单元。
可选的，所述双向PFC电路单元的一端口连接电网，另一端口作为PFC母线连接所述DC-DC电路单元的输入端，用于将电网的能量和所述PFC母线的能量进行双向传递，即可以将电网的交流电整流为PFC母线的直流电，也可以将PFC母线的直流电逆变为交流电回馈给电网；所述DC-DC电路单元的输出端连接所述直流母线。
可选的，所述转换模块的输出端连接所述PFC母线。
参照图2，本申请提供的实施例二示意图，在实施例一的基础上的所述AC-DC模块的具体实现方式之一。
本实施例中，如图2所示，所述AC-DC模块301包含双向PFC电路单元3011和DC-DC电路单元3013。
所述双向PFC电路单元3011的一端口连接电网，另一端口端作为PFC母线3012连接所述DC-DC电路单元3013的输入端，用于将电网的能量和所述PFC母线3012的能量进行双向传递；
所述DC-DC电路单元3013的输出端连接所述直流母线；
所述转换模块200的输出端连接所述PFC母线3012。
其中，双向PFC电路单元3011不仅具有双向传递能量的作用，而且还具有PFC的功能。
需要说明的是，本实施例中，转换模块200的输出正端连接所述PFC母线3012，输出负端连接地端。
本申请所述的转换模块200将太阳能板100的能量转换后输入到所述充电模块300中，具体到本实施例中，所述转换模块200输出端连接在PFC母线3012，当负载需要充电时，通过转换模块200和DC-DC电路单元3013，将太阳能板100的电量供给负载，有效减小了电网的负荷；当负载不需要充电或供给负载后还有剩余的电量时，通过转换模块200和双向PFC电路单元3011，将太阳能板100的电量回馈电网，供给其他用电负载。
本实施例中的双向PFC电路单元3011可以将PFC电路直流侧能量传递到电网中，其成本和能量单向传递的PFC整流电路差不多，太阳能产生的电量通过转换模块200传递到能量双向PFC电路单元3011输出端，超出后级负载的多余能量可以通过双向PFC电路单元3011直接回馈到电网中。将太阳能板发出的电能转换为直流电压并到PFC电路的直流侧的变换器，电路要比将太阳能并到电网的光伏逆变器简单的多。
可选的，所述转换模块的输出端连接所述直流母线。
可选的，所述AC-DC模块为双向能量传递的模块，即可以将电网的交流电整流为PFC母线的直流电，也可以将PFC母线的直流电逆变为交流电回馈给电网。
当所述AC-DC模块为双向能量传递的模块时，转换模块的输出端连接直流母线，该AC-DC模块可以将电网的电能传递到直流母线端，即将电网的交流电整流后输到直流母线上，再通过DC-DC充电子模块为充电负载供电；还可以将直流母线端的电能传递到电网，也即，可以将太阳能板的电量通过转换模块传递到直流母线上，再通过双向的AC-DC模块逆变后输给电网，供给其他用电负载。
参照图3，本申请提供的实施例三示意图，在实施例一的基础上的所述AC-DC模块的具体实现方式之二，也是AC-DC模块为双向能量传递的模块的具体实现方式。
本实施例中，如图3所示，所述AC-DC模块301包含双向PFC电路单元3011和双向DC-DC电路单元3014。
所述双向PFC电路单元3011的一端口连接电网，另一端口作为PFC母线连接所述双向DC-DC电路单元3014的一端口，用于将电网的能量和所述PFC母线的能量进行双向传递；
所述双向DC-DC电路单元3014的另一端口连接所述直流母线302和所述转换模块200的输出端；用于将所述PFC母线的能量和所述直流母线的能量进行双向传递。
其中，双向PFC电路单元3011不仅具有双向传递能量的作用，而且还具有PFC的功能。
本实施例中，所述转换模块200输出端连接在直流母线302，所述AC-DC模块301为双向能量传递的模块。当负载需要充电时，通过转换模块200和直流母线302，将太阳能板100的电量供给负载，有效减小了电网的负荷；当负载不需要充电或供给负载后还有剩余的电量时，通过转换模块200和双向传递能量的AC-DC模块301，将太阳能板100的电量反馈回电网，供给其他用电负载。具体的，双向传递能量的AC-DC模块301为了实现PFC功能，包括了双向PFC电路单元3011和双向DC-DC电路单元3014。
优选的，所述转换模块输出直流电压。
可选的，所述充电系统还包括储能单元，所述储能单元连接所述直流母线。
参照图4，本申请提供的实施例四示意图。在实施例一的基础上的所述充电模块的具体实现方式之三。
本实施例中，如图4所示，在实施例一的充电模块的基础上，充电模块300还包括储能单元304。所述储能单元304的两端连接在直流母线和地端，用于储存太阳能板的通过转换模块输出的电量，或者储存电网通过AC-DC模块转换而来的电量。所述储能单元的存在，使太阳能板产生的电量得以储存。
所述直流母线上连接储能单元，可以在转换模块和充电模块足以提供DC-DC充电子模块的总功率需求时，或者，在电网用电谷底时，通过电网或太阳能板为储能单元充电；而在电网或太阳能板供电不足，或电网用电峰值等，导致充电模块和转换模块的输出功率不足以满足DC-DC充电子模块的充电需求时，通过储能单元为DC-DC充电子模块供电，起到削峰填谷、储备电能的作用。
可以理解的是，本申请的实施例还可以是：在图2实施例二的基础上，直流母线302上连接储能单元。具体的，AC-DC模块301包括双向PFC电路单元3011、PFC母线3012和DC-DC电路单元3013，转换模块200输入端连接太阳能板100，其输出端连接PFC母线3012，储能单元304连接直流母线302。太阳能板100产生的电量通过转换模块200传递到PFC母线3012上，可以通过DC-DC电路单元3013传递到直流母线302，储存在储能单元304中，或者通过直流母线302给DC-DC充电子模块303供电；也可以通过双向PFC电路单元3011逆变为交流电回馈给电网。
参照图5，本申请提供的实施例五示意图。
本实施例中，如图5所示，在实施例四的充电模块的基础上，转换模块200的两个输出端分别连接直流母线302和地端，以及储能单元304的两端。
太阳能板100产生的电量通过转换模块200传递到直流母线302上，该电量可以供给后级的DC-DC充电子模块303，也可以储存在储能单元304中。
当所述AC-DC模块301为双向传递能量的模块时，本实施例的太阳能板100产生的电量通过转换模块200传递到直流母线302上，该电量不仅可以供给后级的DC-DC充电子模块303，或储存在储能单元304中，还可以通过双向的AC-DC模块301传递到电网。
可以理解的是，本申请的实施例还可以是：在图3实施例三的基础上，直流母线302上连接储能单元。具体的，AC-DC模块301包括双向PFC电路单元3011、双向DC-DC电路单元3014，转换模块200输入端连接太阳能板100，其输出端连接直流母线302和地端，储能单元304连接直流母线302。太阳能板100产生的电量通过转换模块200传递到直流母线302上，该电量可以储存在储能单元304中，或者通过直流母线302给DC-DC充电子模块303供电；也可以通过双向DC-DC电路单元3014直流传递和双向PFC电路单元3011的逆变转换给电网。
可选的，所述充电系统还包括逆变单元，其输入端连接直流母线，其输出端连接电网，用于将直流母线上的电量逆变为交流电回馈给电网。
参照图6，本申请提供的实施例六示意图。
本实施例中，如图6所示，在实施例五的充电模块的基础上，充电系统还包括逆变单元305，其输入端连接直流母线302和地端，其输出端连接电网，用于将直流母线302上的电量逆变为交流电回馈给电网，尤其将太阳能板100产生的电量通过转换模块200传递到直流母线302、再通过逆变单元305的逆变转换回馈给电网。
太阳能板100产生的电量通过转换模块200传递到直流母线302上，该电量可以供给后级的DC-DC充电子模块303，也可以储存在储能单元304中。除此之外，太阳能板100产生的电量，还可通过逆变单元305经过逆变转换回馈给电网。这样，电网可通过AC-DC模块将交流电整流后输给直流母线，直流母线也可以通过逆变单元将直流电逆变为交流电回馈给电网。
需要说明的是，本申请中提到的双向模块或双向电路单元等双向传递能量的电路，由于能量双向传递，因此，没有固定的输入端或输出端，本申请中称之为一端口和另一端口，其中，一端口为两个端子(或端线)，类似于单向传递能量的输入端或输出端。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能充电系统，其特征在于，包括太阳能板、转换模块和充电模块，其中，
所述太阳能板，用于获得由太阳能转换而来的电能；
所述转换模块的输入端连接所述太阳能板，将所述太阳能板产生的电能进行转换，将转换后的电能输入到所述充电模块中；
所述充电模块，包括AC-DC模块，直流母线和一个或多个DC-DC充电子模块；
所述AC-DC模块，其输入端连接电网，将电网的交流电转换为直流电，其输出端连接所述直流母线；
所述DC-DC充电子模块的输入端连接所述直流母线，其输出端用于连接充电负载。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述AC-DC模块包含双向PFC电路单元和DC-DC电路单元。
3.根据权利要求2所述的充电系统，其特征在于，所述双向PFC电路单元的一端口连接电网，另一端口作为PFC母线连接所述DC-DC电路单元的输入端，用于将电网的能量和所述PFC母线的能量进行双向传递；所述DC-DC电路单元的输出端连接所述直流母线。
4.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于，所述转换模块的输出端连接所述PFC母线。
5.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述转换模块的输出端连接所述直流母线。
6.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述AC-DC模块为双向能量传递的模块。
7.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述AC-DC模块包含双向PFC电路单元和双向DC-DC电路单元，其中，
所述双向PFC电路单元的一端口连接电网，另一端口作为PFC母线连接所述双向DC-DC电路单元的一端口，用于将电网的能量和所述PFC母线的能量进行双向传递；
所述双向DC-DC电路单元的另一端口连接所述直流母线和所述转换模块的输出端；用于将所述PFC母线的能量和所述直流母线的能量进行双向传递。
8.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述充电系统还包括储能单元，所述储能单元连接所述直流母线。
9.根据权利要求8所述的充电系统，其特征在于，所述充电系统还包括逆变单元，其输入端连接直流母线，其输出端连接电网，用于将直流母线上的电量逆变为交流电回馈给电网。
10.根据权利要求1-9任一项所述的充电系统，其特征在于，所述转换模块输出直流电压。
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