CN107565679B - 一种充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电系统，包括：光伏发电模块，用于将太阳能转换成电能；电源接入模块，用于接入外部电源提供的电能；充电机，用于接收汇流模块或交流电源接入模块至少之一提供的电能为电池充电；光伏控制模块，用于根据光伏供电能和充电机需求的电能确定交流电源接入模块需要补充的电能；本发明提供的充电系统能够有效地协调光伏发电模块的电能输出量和外部电源接入的电能输出量，使得光伏发电充分被利用，减少浪费。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体的是涉及一种充电系统。
背景技术
现有光伏发电输出在满足一定标准的情况下接入电网参与供电，随着日、月、年光照强度的分布影响，光伏发电的不确定性导致其利用率缺乏有效地管理，有些甚至作为富余电量被浪费；充换电站作为独立运行的系统，内部配置大量运行用动力电池，交流电通过充电机将电网电能输出到动力电池从而完成充电过程，达到电能的储存。
实际应用中，光伏发电随着光照强度而呈现不确定性，可能出现“阳光普照”的时间在持续发电，而“阴雨绵绵”的时间则无电可用，使得光伏发电有时候有剩余被浪费得不到最大限度地有效利用。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供了一种充电系统，该充电系统能够将光伏发电不通过并网而直接通过一系列直流转换为动力电池充电，同时保证最大功率跟踪，确保光伏发电全部被利用，减少浪费。
本发明提供了一种充电系统，包括：
光伏发电模块，用于将太阳能转换成电能；
电源接入模块，用于接入外部电源提供的电能；
充电机，用于接收所述汇流模块或所述电源接入模块至少之一提供的电能为电池充电；
控制模块，用于根据所述光伏供电能和所述控制模块需求的电能确定所述电源接入模块需要补充的电能。
进一步地，所述光伏控制模块包括第一转化模块和第二转化模块；
第一转化模块，用于连接所述汇流模块，维持光伏发电模块的最大功率输出；
第二转化模块，用于连接所述电源接入模块，将外部电源提供的电能转化为充电机需要的电能。
优选地，所述控制模块用于根据天气参数和转换效率确定所述光伏发电模块在第一预定时段的第一电能输出值，并至少根据所述第一电能输出值确定所述电源接入模块在第二预定时段时所需提供的第二电能输出值。
优选地，所述控制模块用于根据所述第一电能输出值和所述储能模块的当前储电量确定所述电源接入模块在第二预定时段时所需提供的第二电能输出值。
优选地，所述充电系统还包括：直流母线，用于所述光伏控制模块和所述充电机之间维持电能传输的平衡与稳定。
进一步地，所述光伏发电模块包括：
至少一个光伏电池，用于将太阳能转换成电能；
汇流模块，用于对光伏电池转化成的电能进行汇合。
优选地，所述充电系统还包括：
监控终端，用于监控充电状态，当所述充电机给电池充满电或充电功率低于光伏发电功率时，发出更换电池提示。
优选地，所述监控终端还用于在发出更换电池提示后，判断电池是否在预定时间内被更换，当电池未在预定时间内被更换时，控制所述控制模块向外部负载提供电能。
优选地，监控终端，用于根据所述充电机输出的电量确定将电池充至预定电量所需的时间。
本发明提供的充电系统，能根据光伏供电能和充电机需求的电能确定外部电源接入模块需要补充的电能；该充电系统能够充分地利用光伏发电提供的电能，确保光伏发电全部被利用，减少浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中充电系统的组成框架图；
图2为本发明实施例中充电系统的一个具体示例连接图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种充电系统，该系统可以应用在有光伏发电和交流电网供电的充电站，如图1所示，包括：
光伏发电模块10，用于将太阳能转换成电能。光伏发电模块例如可以包括至少一个光伏电池和汇流模块，分别用于将太阳能转换成电能和对光伏电池转化成的电能进行汇合。
本实施例中，光伏电池在安装和维护方面考虑的因素，包括：(1)假定只有角度问题，而不考虑四季阳光强度差异；(2)考虑积尘是比倾角不当更严重的问题，积尘能造成大于50％的矩阵发电损失，需采取电池板清洁措施，加大倾角，有利于光伏电池板表面的清洁；(3)考虑当地纬度，通过软件模拟，考虑工程施工的方便来选择倾角。根据地理位置情况，计算出最大可安装光伏电池数量，通过光伏电池端电压等计算并结合汇流箱型号和数量，通过先串联后并联方式接入防雷汇流箱输入端。
电源接入模块20，用于接入外部交流电源提供的电能；
本实施例中外部电源为交流配电网，提供辅助电能，在其他实施例中外部电源也可以是直流电源，根据现实情况和所需来合理选择。
充电机30，用于接收汇流模块或电源接入模块至少之一提供的电能为电池充电；在本实施例中，充电机接收两个电源提供电能，最大限度地采用光伏发电供电，在光伏发电功率不足情况，采用外部电源供电。
控制模块40，用于根据光伏供电能和充电机需求的电能确定电源接入模块需要补充的电能。例如可以预设一个充电量阈值，当光伏发电模块的电能输出量能够达到该阈值时，可以控制电源接入模块不再输出电能，当光伏发电模块的电能输出量不能达到该阈值时，再根据差值控制电源接入模块补充电。
本实施例中的控制模块控制光伏发电和交流电网供电协同工作，优选满足以下条件：1、光伏发电全部利用；2、电池充满电后及时被更换；3、直流母线连接多台充电机，确保充电留有一定的裕量；4、白天高峰期一般也是光照好的时候利用光伏，夜间低谷期时用交流电源供电。
本发明实施例提供的充电系统，能够根据天气情况、需求侧电能需求，有效地协调光伏发电模块的电能输出量和交流电源接入的电能输出量，当光伏发电提供电能充足有剩余时还可以为充电站内负荷提供电能，使得光伏发电能被充分的利用。作为一个优选的实施方式，上述控制模块根据天气参数和转换效率确定光伏发电模块在第一预定时段的第一电能输出值，并根据第一电能输出值确定电源接入模块在第二预定时段时所需提供的第二电能输出值。
进一步地，控制模块可以根据第一电能输出值和充电机需求的电能确定电源接入模块在第二预定时段时所需提供的第二电能输出值。
具体地，控制模块可以根据监控数据统计以往光伏运行曲线和预测的下一日天气情况，进行综合判断光伏的发电量，根据发电量和充电机需求侧的电能需求量，从而确定需要外部电源提供多少补充电能。
本实施例的充电系统还包括直流母线，起到电压平衡与稳定的作用。控制模块采用光伏控制柜，由AC/DC直流电源转化模块、DC/DC降压斩波器构成。DC/DC降压斩波器有最大功率跟踪功能，始终维持光伏电池的最大功率输出，将尽可能多的电能转移到直流母线，从而降低交流进线功率输入，只有在光伏发电功率不足情况下，才通过AC/DC直流电源转化模块将交流电转化成充电机适用的直流电为充电机提供电能。
监控终端，用于监控充电状态，当充电机给电池充满电或充电功率低于光伏发电功率时，发出更换电池提示。在发出更换电池提示后，判断电池是否在预定时间内被更换，当电池未在预定时间内被更换时，控制控制模块向外部负载提供电能，还用于根据所述充电机输出的电量确定将电池充至预定电量所需的时间。
监控终端采用高性能服务器作为系统的监控主机，可以每天24小时不间断进行运行数据的监测，监控系统可连续记录运行数据和故障数据。对光伏发电的实时运行信息、报警信息进行全面的监视，并对光伏发电进行多方面的统计和分析，实现对光伏发电的全方面掌控。当电池充满电或当充电机充电功率低于光伏发电功率时会发出更换电池提示。为了避免当电池充满电收到提示后暂时无运行车辆进行换电，光伏电池却仍继续不断发电不被利用的情况，可根据站内日常调度数据曲线及光伏发电曲线提前通知预计多久会充满。当在预定时间内被更换，当电池未在预定时间内被更换时，则可以将光伏继续发出的电能继续向其他负荷进行供电，例如供站内的照明系统使用，充分利用光伏电池产生的电量。
本实施例提供的充电系统，工作流程如图2所示：
光伏电池1通过内部串并联后输出端连接汇流箱2的输入端，汇流箱2的输出端与交流电源3输入均连接到光伏控制柜4的输入端，光伏控制柜4输出端连接到直流母线5，直流母线5直接连接到充电机6和监控终端7。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种充电系统，其特征在于，包括：
光伏发电模块，用于将太阳能转换成电能；
电源接入模块，用于接入外部电源提供的电能；
充电机，用于接收汇流模块或所述电源接入模块至少之一提供的电能为电池充电；
控制模块，用于根据所述光伏供电能和所述充电机需求的电能确定所述电源接入模块需要补充的电能；
所述控制模块用于根据天气参数和转换效率确定所述光伏发电模块在第一预定时段的第一电能输出值，并至少根据所述第一电能输出值确定所述电源接入模块在第二预定时段时所需提供的第二电能输出值；
所述控制模块用于根据所述第一电能输出值和所述充电机需求的电能确定所述电源接入模块在第二预定时段时所需提供的第二电能输出值；
所述控制模块根据监控数据统计以往光伏运行曲线和预测的下一日天气情况，进行综合判断光伏的发电量，根据发电量和充电机需求侧的电能需求量，从而确定需要外部电源提供的电能输出值；
还包括直流母线，控制模块采用光伏控制柜，光伏控制柜由AC/DC直流电源转化模块、DC/DC降压斩波器组成，DC/DC降压斩波器有最大功率跟踪功能，始终维持光伏电池的最大功率输出，将电能转移到直流母线，从而降低交流进线功率输入，在光伏发电功率不足情况下，通过AC/DC直流电源转化模块将交流电转化成充电机适用的直流电为充电机提供电能；
控制模块预设一个充电量阈值，当光伏发电模块的电能输出量能够达到该阈值时，控制电源接入模块不再输出电能，当光伏发电模块的电能输出量不能达到该阈值时，再根据差值控制电源接入模块补充电能。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述光伏控制模块包括第一转化模块和第二转化模块；
第一转化模块，用于连接所述汇流模块，维持光伏发电模块的最大功率输出；
第二转化模块，用于连接所述电源接入模块，将外部电源提供的电能转化为充电机需要的电能。
3.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，直流母线，用于所述光伏控制模块和所述充电机之间维持电能传输的平衡与稳定。
4.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述光伏发电模块包括；
至少一个光伏电池，用于将太阳能转换成电能；
汇流模块，用于对光伏电池转化成的电能进行汇合。
5.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，还包括：
监控终端，用于监控充电状态，当所述充电机给电池充满电或充电功率低于光伏发电功率时，发出更换电池提示。
6.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述监控终端还用于在发出更换电池提示后，判断电池是否在预定时间内被更换，当电池未在预定时间内被更换时，控制所述控制模块向外部负载提供电能。
7.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，还包括：
监控终端，用于根据所述充电机输出的电量确定将电池充至预定电量所需的时间。
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