CN106712024A - 一种用于电动汽车充电站的能源互联网 - Google Patents

一种用于电动汽车充电站的能源互联网 Download PDF

Info

Publication number
CN106712024A
CN106712024A CN201710087368.XA CN201710087368A CN106712024A CN 106712024 A CN106712024 A CN 106712024A CN 201710087368 A CN201710087368 A CN 201710087368A CN 106712024 A CN106712024 A CN 106712024A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
converter
current charging
subelement
phases
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710087368.XA
Other languages
English (en)
Inventor
禹忱
徐昊
伍经伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SICHUAN DAER ELECTRICAL Co Ltd
Original Assignee
SICHUAN DAER ELECTRICAL Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SICHUAN DAER ELECTRICAL Co Ltd filed Critical SICHUAN DAER ELECTRICAL Co Ltd
Priority to CN201710087368.XA priority Critical patent/CN106712024A/zh
Publication of CN106712024A publication Critical patent/CN106712024A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/383—
    • H02J3/386—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车充电站的能源互联网，包括电网、能源路由器、直流配电柜、直流充电柜、直流充电桩、逆变器、交流充电柜和交流充电桩等设备。能源路由器接入电网作为该能源互联网中的节点，为电动汽车充电站提供以400V直流为主的供电线路，能源路由器可用于控制接入电网处节点的电能质量，有效抑制电动车充电过程中产生的谐波对电网电能质量的影响，有效提高功率因数，从而实现节能降耗，并简化了供电系统及充电设备的结构，在此基础上，储能单元的应用可对电网负荷进行有效调控，有利于供电稳定，能源路由器以及以400V直流为主的供电线路的设置也便于太阳能、风能等可再生能源的接入。

Description

一种用于电动汽车充电站的能源互联网
技术领域
本发明涉及电动汽车充电站供电技术领域，特别涉及一种用于电动汽车充电站的能源互联网。
背景技术
目前典型的电动汽车充电站供电系统如图1所示。变压器102连接于电网101得到380V三相交流电为电动汽车充电站的充电负载以及通信、照明等设备供电。低压开关柜103连接多个交流充电桩106及多个直流充电柜107，为充电负载提供电能。交流充电桩106可为电动汽车提供220V交流充电电压，用于交流慢速充电。直流充电柜107进一步将电能分配到多个直流充电桩108，直流充电桩108将380V三相交流电转化为400V及750V直流电压，可为电动汽车提供直流快速充电电压。另外，380V三相交流线路还连接补偿设备105，用于无功补偿以及提高功率因数，以符合接入电网的要求。
现有的电动汽车充电站供电系统采用传统的电力变压器和以380V三相交流电为主的供电线路，其不足之处在于：
(1)由于电动汽车充电为非线性负载，在充电过程中将同时向电网注入谐波电流导致电网电能质量下降、电网损耗增加及输变电设备正常容量占用。采用传统的电力变压器接入电网时并不能对产生的谐波进行隔离和治理，因此，在充电设备中需要加入谐波治理模块，以及在供电线路需要增设无功补偿设备，来提高接入电网节点的功率因数。然而，根据现有供电系统结构，每一个充电桩都需要设置谐波治理模块，若要取得较好的谐波治理效果，相应的充电桩的成本将会显著增加。另外，若要取得较好的无偿补偿效果以稳定节点电压，无功补偿设备的补偿容量也需要根据负载情况进行变动，相应的补偿设备控制复杂，设备造价也相应提高。
(2)电动汽车的充电特别是直流快速充电将给电网负荷带来大量的变动，不利于保持供电稳定。
(3)现有供电系统不便接入可再生能源。由于太阳能、风能这类可再生能源存在时变性、间歇性和难以预测等固有特点，现有供电系统使用的传统电力变压器不具备电压调整功能，难以控制接入电网的节点电压保持稳定。另外，由于采用以380V三相交流电为主的供电线路，太阳能、风能接入时需要逆变器将直流电逆变为交流电以并入供电线路，针对可再生能源的转化、储存和利用的控制将会非常复杂，难以进行实际应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于电动汽车充电站的能源互联网，能源路由器接入电网作为该能源互联网中的节点，为电动汽车充电站提供以400V直流为主的供电线路，能源路由器可用于控制接入电网处节点的电能质量，有效抑制电动车充电过程中产生的谐波对电网电能质量的影响，有效提高功率因数，从而实现节能降耗，并简化了供电系统及充电设备的结构，在此基础上，储能单元的应用可对电网负荷进行有效调控，有利于供电稳定，能源路由器以及以400V直流为主的供电线路的设置也便于太阳能、风能等可再生能源的接入。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种用于电动汽车充电站的能源互联网，包括：电网、能源路由器、直流配电柜、直流充电柜、直流充电桩、逆变器、交流充电柜和交流充电桩；
所述电网为能源互联网中的电力网络；
所述能源路由器接入所述电网作为所述能源互联网中的节点，所述能源路由器分别连接电网和所述直流配电柜，所述电网的交流电压通过所述能源路由器转化为400V直流电压，所述能源路由器还用于控制接入所述电网处节点的电能质量；
所述直流配电柜分别连接所述直流充电柜和所述逆变器，将400V直流电压分配至所述直流充电柜和所述逆变器；
所述直流充电柜分别连接多个所述直流充电桩，将400V直流电压供应至各个所述直流充电桩；
所述逆变器连接所述交流充电柜，将400V直流电压转换为380V交流三相电压；
所述交流充电柜分别连接多个所述交流充电桩，将380V交流三相电压供应至各个所述交流充电桩。
作为一种优选，所述直流充电桩提供400V和/或750V的电压输出端口。
作为一种优选，所述供电系统还包括：第一直流/直流变换器和储能单元；
所述第一直流/直流变换器分别连接所述直流配电柜和所述储能单元，所述第一直流/直流变换器能够实现电能的双向传递；
所述第一直流/直流变换器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时，控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能。
作为一种改进，所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自所述电网的电能。
作为另一种改进，所述供电系统还包括：光伏控制器和光伏电池；
所述光伏控制器分别连接所述直流配电柜和所述光伏电池；
所述光伏控制器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时，控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能；
所述光伏控制器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述储能单元提供充电电能；
所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自所述电网和/或光伏电池的电能。
作为一种优选，所述的供电系统还包括：多个第一直流/直流变换器、多个储能单元、多个第二直流/直流变换器、光伏控制器、光伏电池、整流器和风力发电机；
述第一直流/直流变换器、所述储能单元与所述第二直流/直流变换器的数目相同，其中，一个所述第一直流/直流变换器、一个所述储能单元和一个所述第二直流/直流变换器三者构成一组储能结构；
所述光伏电池连接所述光伏控制器的直流输入端，所述风力发电机连接所述整流器的交流输入端，所述光伏控制器的直流输出端和所述整流器的直流输出端连接在一起形成可再生能源直流总线；
每一组所述储能结构中的所述第一直流/直流变换器的第一直流端连接所述直流配电柜，第二直流端连接该组内的所述储能单元；
每一组所述储能结构中的所述第二直流/直流变换器的第一直流端也连接该组内的所述储能单元，第二直流端连接到可再生能源直流总线；
所述第一直流/直流变换器能够实现电能的双向传递，所述第二直流/直流变换器能够实现将电能从所述可再生能源直流总线传递至所述储能单元；
所述光伏电池产生的电能通过所述光伏控制器和所述第二直流/直流变换器转递至任意指定的所述储能单元进行储存；
所述风力发电机产生的电能通过所述整流器和所述第二直流/直流变换器转递至任意指定的所述储能单元进行储存；
所述第一直流/直流变换器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制任意指定的所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自所述电网的电能；
所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时，控制任意指定的所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩的负载提供电能。
作为一种优选，所述储能单元为可充电电池。
作为一种优选，所述能源路由器为三相四线交流输入和直流输出的交流/直流固态变压器，所述能源路由器包括A相子单元、B相子单元和C相子单元，各相子单元均能够完成带隔离的交流转直流电压变换；
所述A相子单元交流输入端口的第一端子连接所述电网A相，所述A相子单元交流输入端口的第二端子连接所述电网中性线；
所述B相子单元交流输入端口的第一端子连接所述电网B相，所述B相子单元交流输入端口的第二端子连接所述电网中性线；
所述C相子单元交流输入端口的第一端子连接所述电网C相，所述C相子单元交流输入端口的第二端子连接所述电网中性线；
所述A相子单元、所述B相子单元和所述C相子单元的直流输出端口并联。
作为一种优选，所述A相子单元、所述B相子单元和所述C相子单元均包括整流模块、隔离型直流/直流变换模块、第一电容和第二电容；
所述整流模块的交流输入端连接各相子单元来自所述电网的输入端，所述整流模块的直流输出端连接所述隔离型直流/直流变换模块的输入端，所述整流模块的直流输出端还并联第一电容，所述隔离型直流/直流变换模块的输出端连接各相子单元的直流输出端，所述隔离型直流/直流变换模块的输出端还并联第二电容。
作为一种改进，所述A相子单元、所述B相子单元和所述C相子单元均包括多个隔离型交流/直流变换模块和滤波电感；
所述隔离型交流/直流变换模块包括第一H桥、第二H桥、第三H桥、第三电容、第四电容和高频变压器；
所述第一H桥、所述第二H桥、所述第三H桥均由4个IGBT模块构成，所述第一H桥第一桥臂和第二桥臂的中点构成所述隔离型交流/直流变换模块的输入端口，所述第一H桥的上下两端并联所述第三电容，所述第一H桥的上下两端与所述第二H桥的上下两端连接，所述第二H桥第一桥臂和第二桥臂的中点形成的端口与所述高频变压器的一次侧端口连接，所述高频变压器的二次侧端口与所述第三H桥第一桥臂和第二桥臂的中点形成的端口连接，所述第三H桥的上下两端并联所述第四电容，所述第三H桥的上下两端构成所述隔离型交流/直流变换模块的输出端口；
所述滤波电感与多个所述隔离型交流/直流变换模块输入端口依次串联形成各相子单元的交流输入端口，多个所述隔离型交流/直流变换模块的输出端口并联形成各相子单元的直流输出端口。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明提供了用于电动汽车充电站的能源互联网，通过能源路由器接入电网，一方面，能源路由器可用于控制接入电网处节点的电能质量，可以实现电网侧电流和功率的灵活调节，始终保证电网侧电流为正弦波形，具有对电网侧功率因数调节的功能，可避免充电时产生的谐波以及功率因数下降的电能质量问题传播到电网侧，从而保障电网供电稳定并降低供电损耗；另一方面，电网通过能源路由器向充电站内以400V直流为主的供电线路供电，能源路由器可以保障充电站侧供电电压稳定；此外，由能源路由器具有对电网侧功率因数调节以及谐波抑制的良好效果，在供电系统中可以不使用无功补偿设备，充电设备也可弱化对谐波抑制功能的要求，可有效简化供电系统及充电设备的结构，降低建设成本。
(2)用于电动汽车充电站的能源互联网以400V直流为主的供电线路便于储能单元的接入，由此可灵活调整充电站的负荷情况，在闲时利用储能单元储能，在充电负载大时利用储能单元与电网配合同时向负载供电，有效缓解电网负荷大量变动对供电稳定造成的影响。
(3)用于电动汽车充电站的能源互联网以400V直流为主的供电线路便于可再生能源的接入，配合储能单元的使用，可利用太阳能、风能对电动汽车进行充电，有效提高可再生能源的利用率。
附图说明
图1为现有技术中的电动汽车充电站供电系统。
图2为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网实施例一。
图3为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网实施例二。
图4为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网实施例三。
图5为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网实施例四。
图6为本发明提供的能源路由器的实施方案。
图7为本发明提供的能源路由器中A、B、C各相子单元的实施方案。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图2为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网的实施例一。用于电动汽车充电站的能源互联网包括：电网201、能源路由器202、直流配电柜203、直流充电柜204、直流充电桩(206，207)、逆变器205、交流充电柜208和交流充电桩(209，210)。电网201为能源互联网中的电力网络。能源路由器202接入电网201作为能源互联网中的节点，能源路由器202分别连接电网201和直流配电柜203，电网201的交流电压通过能源路由器202转化为400V直流电压，能源路由器202还可控制接入电网201处节点的电能质量。直流配电柜203分别连接直流充电柜204和逆变器205，将400V直流电压分配至直流充电柜204和逆变器205。直流充电柜204分别连接多个直流充电桩(206，207)，将400V直流电压供应至各个直流充电桩。
逆变器205连接交流充电柜208，将400V直流电压转换为380V交流三相电压。
交流充电柜208分别连接多个交流充电桩210，将380V交流三相电压供应至各个交流充电桩。
由于能源路由器202的使用，可以实现电网侧电流和功率的灵活调节，保证始终保证电网侧电流为正弦波形，具有对电网侧功率因数调节的功能，可避免充电时产生的谐波以及功率因数下降的电能质量问题传播到电网侧，从而保障电网供电稳定并降低供电损耗。能源路由器202还可以保障充电站侧400V直流供电电压稳定。
作为一种优选方案，直流充电桩(206，207)提供400V和/或750V的电压输出端口。
图3为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网的实施例二。在图2中实施例一的基础上，图3中实施例二的用于电动汽车充电站的能源互联网还包括直流/直流变换器305和储能单元309。直流/直流变换器305分别连接直流配电柜303和储能单元309，直流/直流变换器305能够实现电能的双向传递。
当直流充电桩(307，308)以及交流充电桩(311，312)接入负载时，通过直流/直流变换器305的控制，储能单元309能够通过直流/直流变换器305向直流充电桩(307，308)以及交流充电桩(311，312)接入的负载提供电能。
当直流充电桩(307，308)以及交流充电桩(311，312)未接入负载时，通过直流/直流变换器305的控制，储能单元309能够通过直流/直流变换器305接收和储存来自电网301的电能。
储能单元309的使用可以调节电动汽车充电站对于电网的负荷，在闲时利用储能单元储能，在充电负载大时利用储能单元与电网配合同时向负载供电，减缓大量负载接入以及直流快速充电时电网的负载变动，有利于保障电网的供电稳定。
图4为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网的实施例三。在图3中实施例二的基础上，图4中实施例三的用于电动汽车充电站的能源互联网还包括光伏控制器406和光伏电池411，光伏控制器406分别连接直流配电柜403和光伏电池411。
当直流充电桩(408，409)以及交流充电桩(413，414)未接入负载时，通过光伏控制器406的控制，光伏电池411能够通过光伏控制器406向储能单元410提供充电电能，以及，通过直流/直流变换器405的控制，储能单元410通过直流/直流变换器405接收和储存来自电网401以及光伏电池411的电能。
当直流充电桩(408，409)以及交流充电桩(413，414)接入负载时，通过光伏控制器406的控制，光伏电池411能够通过光伏控制器406向直流充电桩(408，409)以及交流充电桩(413，414)接入的负载提供电能，以及，通过直流/直流变换器405的控制，储能单元410能够通过直流/直流变换器405向直流充电桩(408，409)以及交流充电桩(413，414)接入的负载提供电能。
在实施例三中，配合储能单元410的使用，400V直流供电线路中能够接入光伏电能，通过光伏控制器406的控制，可利用光伏电池411对储能单元410进行充电，以及直接向充电负载提供电能。
图5为本发明提供的用于电动汽车充电站的能源互联网的实施例四。在图2中实施例一的基础上，图5中实施例四的用于电动汽车充电站的能源互联网还包括n个直流/直流变换器a(505，506)、n个储能单元(510，511)、n个直流/直流变换器b(513，514)、光伏控制器517、光伏电池519、整流器518和风力发电机520，其中n为大于1的正整数，一个直流/直流变换器a、一个储能单元和一个直流/直流变换器b形成一组储能结构。
光伏电池519连接光伏控制器517的直流输入端，风力发电机520连接整流器518的交流输入端，光伏控制器517的直流输出端和整流器518的直流输出端连接在一起形成可再生能源直流总线。
每一组储能结构中的直流/直流变换器a(例如505)的第一直流端连接直流配电柜503，第二直流端连接该组储能结构中的储能单元(例如510)；每一组储能结构中直流/直流变换器b(例如513)的第一直流端也连接该组储能结构中的储能单元(例如510)，第二直流端连接到可再生能源直流总线。
直流/直流变换器a(505，506)能够实现电能的双向传递，直流/直流变换器b(513，514)能够实现将电能从可再生能源直流总线传递至储能单元(510，511)。
光伏电池519产生的电能通过光伏控制器517和直流/直流变换器b(513，514)转递至任意指定的储能单元(510，511)进行储存。
风力发电机520产生的电能通过整流器518和直流/直流变换器b(513，514)转递至任意指定的储能单元(510，511)进行储存。
充电负载未接入时，任意指定的储能单元(510，511)通过直流/直流变换器a(505，506)接收和储存来自电网501的电能。
充电负载接入时，任意指定的储能单元(510，511)通过与其同组的直流/直流变换器a(505，506)向充电负载提供电能。
在实施例四中，配合多组储能结构的使用，通过光伏发电以及风力发电产生的电能可储存于任意指定的储能单元中，同时还利用储能单无来灵活调整充电站的负荷，有效提高对太阳能、风能可再生能源的利用率，且有利于保障电网供电稳定。
作为一种优选方案，图3至图5中的储能单元为可充电电池。
图6为本发明提供的能源路由器的一种实施方案。图6的方案中能源路由器为三相四线交流输入和直流输出的交流/直流固态变压器，包括A相子单元610、B相子单元620和C相子单元630，各相子单元均能够完成带隔离的交流转直流电压变换。
A相子单元610交流输入端口的第一端子连接电网A相，A相子单元610交流输入端口的第二端子连接电网中性线；B相子单元620交流输入端口的第一端子连接电网B相，B相子单元620交流输入端口的第二端子连接电网中性线；C相子单元630交流输入端口的第一端子连接电网C相，C相子单元630交流输入端口的第二端子连接电网中性线。A相子单元610、B相子单元620和C相子单元630的直流输出端口并联。
作为一种优选方案，A相子单元610、B相子单元620和C相子单元630均包括整流模块611612、隔离型直流/直流变换模块、第一电容C1和第二电容C2。整流模块611的交流输入端连接各相子单元来自电网的输入端，整流模块611的直流输出端连接隔离型直流/直流变换模块612的输入端，整流模块611的直流输出端还并联电容C1，隔离型直流/直流变换模块612的输出端连接各相子单元的直流输出端，隔离型直流/直流变换模块612的输出端还并联电容C2。
图6方案中的能源路由器连接三相电网与直流供电线路，能够为电动汽车充电站提供电力，并通过能源路由器的设定，可以实现电网侧电流和功率的灵活调节，保证始终保证电网侧电流为正弦波形，具有对电网侧功率因数调节的功能，可避免充电时产生的谐波以及功率因数下降的电能质量问题传播到电网侧，从而保障电网供电稳定并降低供电损耗。
在图6的基础上，图7为能源路由器中A、B、C各相子单元的实施方案。
A、B、C各相子单元均包括多个隔离型交流/直流变换模块710和滤波电感L1。
隔离型交流/直流变换模块710包括由IGBT模块Q1-Q4构成的第一H桥、由IGBT模块Q5-Q8构成的第二H桥、由IGBT模块Q9-Q12构成的第三H桥、电容C3、电容C4和高频变压器T1。
第一H桥中由IGBT模块Q1、Q3构成第一桥臂和由IGBT模块Q2、Q4构成的第二桥臂的中点构成隔离型交流/直流变换模块710的输入端口，第一H桥的上下两端并联电容C3，第一H桥的上下两端与第二H桥的上下两端连接，第二H桥中由IGBT模块Q5、Q7构成的第一桥臂和由IGBT模块Q6、Q8构成的第二桥臂的中点形成的端口与高频变压器T1的一次侧端口连接，高频变压器T2的二次侧端口与第三H桥中由IGBT模块Q9、Q11构成的第一桥臂和由IGBT模块Q10、Q12构成的第二桥臂的中点形成的端口连接，第三H桥的上下两端并联电容C4，第三H桥的上下两端构成隔离型交流/直流变换模块710的输出端口。
滤波电感L1与多个隔离型交流/直流变换模块710输入端口依次串联形成各相子单元的交流输入端口，多个隔离型交流/直流变换模块710的输出端口并联形成各相子单元的直流输出端口。
图7的方案对A、B、C各相子单元进行了改进，通过多个隔离型交流/直流变换模块710在输入侧串联分压，在输出侧并联，有效降低各个IGBT模块承受的电压，能够适应电网侧电压较高的应用场合。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车充电站的能源互联网，包括：电网、能源路由器、直流配电柜、直流充电柜、直流充电桩、逆变器、交流充电柜和交流充电桩；
所述电网为所述能源互联网中的电力网络；
所述能源路由器接入所述电网作为所述能源互联网中的节点，所述能源路由器分别连接电网和所述直流配电柜，所述电网的交流电压通过所述能源路由器转化为400V直流电压，所述能源路由器还用于控制接入所述电网处节点的电能质量；
所述直流配电柜分别连接所述直流充电柜和所述逆变器，将400V直流电压分配至所述直流充电柜和所述逆变器；
所述直流充电柜分别连接多个所述直流充电桩，将400V直流电压供应至各个所述直流充电桩；
所述逆变器连接所述交流充电柜，将400V直流电压转换为380V交流三相电压；
所述交流充电柜分别连接多个所述交流充电桩，将380V交流三相电压供应至各个所述交流充电桩。
2.如权利要求1所述的能源互联网，其特征在于，所述直流充电桩提供400V和/或750V的电压输出端口。
3.如权利要求1所述的能源互联网，其特征在于，还包括：第一直流/直流变换器和储能单元；
所述第一直流/直流变换器分别连接所述直流配电柜和所述储能单元，所述第一直流/直流变换器能够实现电能的双向传递；
所述第一直流/直流变换器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时，控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能。
4.如权利要求3所述的能源互联网，其特征在于，所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自所述电网的电能。
5.如权利要求3所述的能源互联网，其特征在于，还包括：光伏控制器和光伏电池；
所述光伏控制器分别连接所述直流配电柜和所述光伏电池；
所述光伏控制器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时，控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能；
所述光伏控制器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述储能单元提供充电电能；
所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自所述电网和/或光伏电池的电能。
6.如权利要求1所述的能源互联网，其特征在于，还包括：多个第一直流/直流变换器、多个储能单元、多个第二直流/直流变换器、光伏控制器、光伏电池、整流器和风力发电机；
所述第一直流/直流变换器、所述储能单元与所述第二直流/直流变换器的数目相同，其中，一个所述第一直流/直流变换器、一个所述储能单元和一个所述第二直流/直流变换器三者构成一组储能结构；
所述光伏电池连接所述光伏控制器的直流输入端，所述风力发电机连接所述整流器的交流输入端，所述光伏控制器的直流输出端和所述整流器的直流输出端连接在一起形成可再生能源直流总线；
每一组所述储能结构中的所述第一直流/直流变换器的第一直流端连接所述直流配电柜，第二直流端连接该组内的所述储能单元；
每一组所述储能结构中的所述第二直流/直流变换器的第一直流端也连接该组内的所述储能单元，第二直流端连接到可再生能源直流总线；
所述第一直流/直流变换器能够实现电能的双向传递，所述第二直流/直流变换器能够实现将电能从所述可再生能源直流总线传递至所述储能单元；
所述光伏电池产生的电能通过所述光伏控制器和所述第二直流/直流变换器转递至任意指定的所述储能单元进行储存；
所述风力发电机产生的电能通过所述整流器和所述第二直流/直流变换器转递至任意指定的所述储能单元进行储存；
所述第一直流/直流变换器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时，控制任意指定的所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自所述电网的电能；
所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时，控制任意指定的所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩的负载提供电能。
7.如权利要求3至6任一项所述的能源互联网，其特征在于，所述储能单元为可充电电池。
8.如权利要求1至6任一项所述的能源互联网，其特征在于，所述能源路由器为三相四线交流输入和直流输出的交流/直流固态变压器，所述能源路由器包括A相子单元、B相子单元和C相子单元，各相子单元均能够完成带隔离的交流转直流电压变换；
所述A相子单元交流输入端口的第一端子连接所述电网A相，所述A相子单元交流输入端口的第二端子连接所述电网中性线；
所述B相子单元交流输入端口的第一端子连接所述电网B相，所述B相子单元交流输入端口的第二端子连接所述电网中性线；
所述C相子单元交流输入端口的第一端子连接所述电网C相，所述C相子单元交流输入端口的第二端子连接所述电网中性线；
所述A相子单元、所述B相子单元和所述C相子单元的直流输出端口并联。
9.如权利要求8所述的能源互联网，其特征在于，所述A相子单元、所述B相子单元和所述C相子单元均包括整流模块、隔离型直流/直流变换模块、第一电容和第二电容；
所述整流模块的交流输入端连接各相子单元来自所述电网的输入端，所述整流模块的直流输出端连接所述隔离型直流/直流变换模块的输入端，所述整流模块的直流输出端还并联第一电容，所述隔离型直流/直流变换模块的输出端连接各相子单元的直流输出端，所述隔离型直流/直流变换模块的输出端还并联第二电容。
10.如权利要求8所述的能源互联网，其特征在于，所述A相子单元、所述B相子单元和所述C相子单元均包括多个隔离型交流/直流变换模块和滤波电感；
所述隔离型交流/直流变换模块包括第一H桥、第二H桥、第三H桥、第三电容、第四电容和高频变压器；
所述第一H桥、所述第二H桥、所述第三H桥均由4个IGBT模块构成，所述第一H桥第一桥臂和第二桥臂的中点构成所述隔离型交流/直流变换模块的输入端口，所述第一H桥的上下两端并联所述第三电容，所述第一H桥的上下两端与所述第二H桥的上下两端连接，所述第二H桥第一桥臂和第二桥臂的中点形成的端口与所述高频变压器的一次侧端口连接，所述高频变压器的二次侧端口与所述第三H桥第一桥臂和第二桥臂的中点形成的端口连接，所述第三H桥的上下两端并联所述第四电容，所述第三H桥的上下两端构成所述隔离型交流/直流变换模块的输出端口；
所述滤波电感与多个所述隔离型交流/直流变换模块输入端口依次串联形成各相子单元的交流输入端口，多个所述隔离型交流/直流变换模块的输出端口并联形成各相子单元的直流输出端口。
CN201710087368.XA 2017-02-17 2017-02-17 一种用于电动汽车充电站的能源互联网 Pending CN106712024A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710087368.XA CN106712024A (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种用于电动汽车充电站的能源互联网

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710087368.XA CN106712024A (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种用于电动汽车充电站的能源互联网

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106712024A true CN106712024A (zh) 2017-05-24

Family

ID=58911840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710087368.XA Pending CN106712024A (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种用于电动汽车充电站的能源互联网

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106712024A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109733249A (zh) * 2018-12-28 2019-05-10 中国第一汽车股份有限公司 一种新能源汽车充电系统及其控制方法
CN110277808A (zh) * 2018-03-13 2019-09-24 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于储能列车充电站的能源互联网系统
CN111137162A (zh) * 2020-03-09 2020-05-12 贵州电网有限责任公司 一种通过能源互联网供能的充电桩
CN113199949A (zh) * 2021-03-10 2021-08-03 东北大学 一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法
CN113439037A (zh) * 2019-01-30 2021-09-24 绿色动力公司 带电源管理的电动汽车充电站
CN113937868A (zh) * 2021-10-18 2022-01-14 深圳职业技术学院 适用于大功率多电压多电源输出的可重构电动汽车充电桩
US11515795B2 (en) * 2019-08-07 2022-11-29 Delta Electronics, Inc. Power apparatus applied in solid state transformer structure and three-phase power system having the same
CN117650531A (zh) * 2023-11-24 2024-03-05 国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司 充电桩与分布式光伏系统之间的协同谐波治理方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202268697U (zh) * 2011-09-14 2012-06-06 厦门蓝溪科技有限公司 一种微型直流电网
CN104617605A (zh) * 2015-02-12 2015-05-13 珠海格力电器股份有限公司 微网控制系统和方法
CN105186669A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 张洪亮 基于分布式公共直流母线的风光储充电站系统
CN105577008A (zh) * 2015-12-31 2016-05-11 东南大学 三相整流型电力电子变压器及其直流电压协调控制方法
WO2016081988A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 Power Management Technologies Pty Ltd Power management for an electric drive system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202268697U (zh) * 2011-09-14 2012-06-06 厦门蓝溪科技有限公司 一种微型直流电网
WO2016081988A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 Power Management Technologies Pty Ltd Power management for an electric drive system
CN104617605A (zh) * 2015-02-12 2015-05-13 珠海格力电器股份有限公司 微网控制系统和方法
CN105186669A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 张洪亮 基于分布式公共直流母线的风光储充电站系统
CN105577008A (zh) * 2015-12-31 2016-05-11 东南大学 三相整流型电力电子变压器及其直流电压协调控制方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277808A (zh) * 2018-03-13 2019-09-24 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于储能列车充电站的能源互联网系统
CN109733249A (zh) * 2018-12-28 2019-05-10 中国第一汽车股份有限公司 一种新能源汽车充电系统及其控制方法
CN113439037A (zh) * 2019-01-30 2021-09-24 绿色动力公司 带电源管理的电动汽车充电站
US11515795B2 (en) * 2019-08-07 2022-11-29 Delta Electronics, Inc. Power apparatus applied in solid state transformer structure and three-phase power system having the same
US11811327B2 (en) 2019-08-07 2023-11-07 Delta Electronics, Inc. Power apparatus applied in solid state transformer structure and three-phase power system having the same
CN111137162A (zh) * 2020-03-09 2020-05-12 贵州电网有限责任公司 一种通过能源互联网供能的充电桩
CN111137162B (zh) * 2020-03-09 2020-12-04 贵州电网有限责任公司 一种通过能源互联网供能的充电桩
CN113199949A (zh) * 2021-03-10 2021-08-03 东北大学 一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法
CN113199949B (zh) * 2021-03-10 2024-05-14 东北大学 一种电动汽车充电的多端口能量变换装置及其控制方法
CN113937868A (zh) * 2021-10-18 2022-01-14 深圳职业技术学院 适用于大功率多电压多电源输出的可重构电动汽车充电桩
CN117650531A (zh) * 2023-11-24 2024-03-05 国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司 充电桩与分布式光伏系统之间的协同谐波治理方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106602565B (zh) 一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统
CN106712024A (zh) 一种用于电动汽车充电站的能源互联网
CN207234419U (zh) 基于多端口户用型能源路由器的直流环网架构
AU2016374646B2 (en) Circuits of voltage source DC/AC converter with LCCL or LCC filter and other modified forms, and operation of microgrid with such circuits
CN110611435B (zh) 一种级联型灵活交流链变换器拓扑结构
CN112072716A (zh) 一种配电网末端电能路由器及其控制方法
CN104917418B (zh) 一种采用电池电流独立控制的储能型mmc变流器
CN104065099A (zh) 基于混合储能的交直流混合模块化微电网组网结构及方法
CN103457271A (zh) 带有功调节能力的链式静止同步补偿器及其级联单元
WO2012010053A1 (zh) 基于模块化多电平逆变器（mmc）的无变压器静止同步补偿器（statc0m）拓扑结构
CN207010253U (zh) 一种链式多端口并网接口装置
CN103580048A (zh) 一种集成有源电力滤波器的链式电池储能系统
CN105356774A (zh) 用于混合储能系统的变流器
CN105391079A (zh) 一种基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统及方法
CN113489326A (zh) 一种应用于能量路由器的两级式dc/ac双向变换装置
CN109888786A (zh) 一种交直流混合微电网的控制方法
CN116488224A (zh) 多端口交直流混合变流装置及多端交直流混合系统
CN111146808A (zh) 一种多能源能量路由器电路拓扑结构和供电系统
CN106849103A (zh) 基于直流调制的无变压器式单相动态电压补偿器
CN109390950B (zh) 一种upqc协调控制方法和系统
CN113972720A (zh) 一种直流输入式电动汽车充电系统
CN113271029A (zh) 一种低电压应力宽输出范围dab型单级双向ac/dc变换器
CN203883492U (zh) 基于混合储能的交直流混合模块化微电网组网结构
CN203813692U (zh) 一种基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统
CN106981991A (zh) 一种隔离型直流/直流固态变压器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170524

RJ01 Rejection of invention patent application after publication