CN108767953A - 一种直流充电柜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及充电柜领域，具体涉及一种直流充电柜。本发明通过变压器连接外部电源实现电网和用户侧的隔离，同时采用非隔离DC/DC变换器代替隔离DC/DC变换器，多个非隔离DC/DC变换器的输出经过功率组合单元的调配，输出到对应的终端。本发明由于采用了非隔离DC/DC变换器，使得充电柜的整体拓扑结构简单，成本低，方便后期进行扩展，同时通过功率组合单元对输出功率进行分配，充电柜的输出电压范围宽，可以实现多级输出，具备功率自动分配的功能。
Description
技术领域
本发明涉及充电柜领域，具体涉及一种直流充电柜。
背景技术
随着新能源产业的快速发展，电动汽车越来越受到人们的欢迎，作为电动汽车的配套设施，充电桩产业也在快速发展。由于在我国的供电系统中，给低压用户供电时，一般采取三相四线制，中性点接地，因此为了保证人员的安全，在当前的充电桩的拓扑结构中，通常采用的结构为前级三相有源PFC整流模块，然后通过DC/DC变换实现给电池充电的目的，在DC/DC的变换中通过高频变压器实现前后级的隔离，而大功率高频变压器设计难度大，成本高，最终导致充电模块整体拓扑电路复杂,使充电柜不易于扩展导致不能对输出功率进行合理的调配。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流充电柜，用以解决现有充电柜电路结构复杂、不易于扩展的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种直流充电柜，包括柜体，所述柜体中设置有至少一个整流装置，每个所述整流装置连接有至少两个DC/DC变换器，所述DC/DC变换器连接功率组合单元，所述功率组合单元连接有至少一个充电接口，还包括变压器，所述变压器的一次侧用于连接电源，所述变压器的二次侧连接所述各个整流装置；所述DC/DC变换器为非隔离DC/DC变换器。
本发明的有益效果是：通过变压器连接外部电源实现电网和用户侧的隔离，同时采用非隔离DC/DC变换器代替隔离DC/DC变换器，多个非隔离DC/DC变换器的输出经过功率组合单元的调配，输出到对应的终端。
进一步的，所述变压器通过断路器连接所述整流装置。
进一步的，所述整流装置为PFC整流模块。
进一步的，还设置有控制器，所述控制器通过总线通讯连接所述整流装置、非隔离DC/DC变换器、充电接口和功率组合单元。
本发明由于采用了非隔离DC/DC变换器，使得充电柜的整体拓扑结构简单，成本低，方便后期进行扩展，同时通过功率组合单元对输出功率进行分配，充电柜的输出电压范围宽，可以实现多级输出，具备功率自动分配的功能。
附图说明
图1是本发明充电柜的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明提供了直流充电柜，整体拓扑实现简单，成本低，扩展方便，输出电压范围宽，该充电桩适合于场站式集中充电的场所，下面以一种基于10kV变压器隔离的充电桩拓扑电路来说明本发明采用的技术方案。
本实施方案中充电桩采用集装箱式集中供电，功率单元集中在主柜体，然后终端控制器向主柜体请求功率，主柜体根据不同终端的请求智能调配功率。该拓扑基于10kV降压变压器进行高压电网与用户侧的隔离，变压器初级为10kV，次级采用无中性点引出结构，变压器作为充电桩本身设计的一部分。
次级根据设计需要，通过一个或多个断路器与一个或多个三相有源PFC整流模块相连，实现交流直流的变换。单个PFC模块的直流侧与多个非隔离式的DC/DC相连，实现多级输出，即输出电压范围可调节的直流电压。
将所有DC/DC模块的输出端连接到功率组合单元，该单元主要根据实际需求实现功率的组合。通过电缆将功率组合单元的输出端连接至操作终端，例如充电枪。
上述拓扑电路实现简单，整个功率柜的输出容量可以实现多级输出，且整个充电桩系统具备功率自动分配的功能。
如图1所示的连接示意图，本实施方式中充电柜主要包括10kV降压隔离变压器、三相有源PFC整流模块、非隔离DC/DC调压装置、功率组合单元、主柜控制和显示单元，以及充电终端。三相电源首先接入变压器一次侧，变压器二次侧通过n个断路器分别连接有PFC整流模块；每个整流模块连接m(m≥2)个非隔离DC/DC变换器，n×m个非隔离DC/DC变换器连接功率组合单元，功率组合单元根据控制指令对功率输出进行调节，将对应大小的功率输出到对应的终端(例如充电枪)。整流模块的数量可以根据需求进行增减，每个整流模块连接的变换器数量也可以根据实际进行调整。
1.隔离变压器上电后，通过断路器1给1号PFC模块上电，辅助电源供电，主控显示屏显示当前的柜体状态，然后相继将所有的断路器闭合进行送电。
2.待终端的充电枪插上车辆后，开始充电，从桩通过CAN总线向主桩请求功率，主控检测到从桩的启动命令后，首先启动一组或多组PFC可控整流单元。
3.PFC单元启动完成后，主控根据从桩的需要动态的调整功率组合单元的组合结构。
4.主控根据终端的功率要求将对应的多个DC/DC分配为一组，功率平均分配给组内的各个DC/DC，DC/DC模块开始输出。
该充电柜的进线为10kV，10kV直接连接在变压器的初级，变压器的次级中性点不接地。变压器的次级通过断路器连接三相有源PFC整流单元，其中一个断路器和一路三相有源PFC整流单元是一组，可根据设计需求，从变压器的次级引出多组整流单元。
一组PFC整流单元连接多个非隔离的DC/DC模块，方便进行分组控制。所有的DC/DC模块的输出全部连接在功率组合单元上，功率组合单元的功能主要是对DC/DC模块的输出进行组合，功率组合单元的出线直接输出到终端上。
该直流充电柜配备多个直流输出终端，直流终端通过CAN总线和主控制器进行通信。PFC整流单元和DC/DC模块通过CAN总线与主控相连，主控系统对功率进行统一分配。主控对所有DC/DC模块动态分组，没有输出的DC/DC模块不具备组属性，所有输出在同一终端上的DC/DC模块分配为一组。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式，例如改变变压器的电压等级或者对变压器具体型号的选取，或者对整流模块或者DC/DC变换器数量的改变，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种直流充电柜，包括柜体，所述柜体中设置有至少一个整流装置，每个所述整流装置连接有至少两个DC/DC变换器，所述DC/DC变换器连接功率组合单元，所述功率组合单元连接有至少一个充电接口，其特征在于：还包括变压器，所述变压器的一次侧用于连接电源，所述变压器的二次侧连接所述各个整流装置；所述DC/DC变换器为非隔离DC/DC变换器。
2.根据权利要求1所述的一种直流充电柜，其特征在于：所述变压器通过断路器连接所述整流装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种直流充电柜，其特征在于：所述整流装置为PFC整流模块。
4.根据权利要求3所述的一种直流充电柜，其特征在于：还设置有控制器，所述控制器通过总线通讯连接所述整流装置、非隔离DC/DC变换器、充电接口和功率组合单元。
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