CN109878352A - 一种光伏充电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光伏充电系统及方法，所述系统实现蓄电池组与电网通过光伏并网双向逆变器的双向充电以及电动汽车与蓄电池组通过直流充电桩的双向充电，本系统结构简单，电能转换效率高，且损耗少。

Description

一种光伏充电系统及方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体涉及一种光伏充电系统及方法。
背景技术
随着国家对电动汽车的大力推广，相关的电动汽车充电服务设施也在积极地建设当中。在充电桩的建设方面，“光伏+储能+充电桩”形成一个多元互补能源发电微电网系统，可以实现光伏自发自用，余电存储，结合储能峰谷套利，最大限度利用峰谷电价，达到经济效益最大化，有效平抑对配电网的负荷冲击，降低充电站配电线路成本，产生良好的社会经济效益。
目前市场上的光伏充电系统一般是对光伏电池发的电连续进行dcdc变换、dcac变换、acdc变换之后通过充电桩给汽车充电，系统结构复杂，电能转换效率相对较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光伏充电系统及方法，结构简单，电能转换效率高，通过光伏电池将太阳能转化为电能，通过MPPT控制器将电能转换为蓄电池要求的电能，通过直流母线给蓄电池充电，同时电网输出交流电通过光伏并网双向逆变器转换为直流电传输至直流母线，实现蓄电池组与电网通过光伏并网双向逆变器的双向充电以及电动汽车与蓄电池组通过直流充电桩的双向充电。
本发明公开一种光伏充电系统，所述系统包括光伏电池1，与光伏电池1连接的MPPT控制器2，与MPPT控制器2连接的直流母线3，与直流母线3连接的蓄电池组7，与直流母线3连接的光伏并网双向逆变器4，与光伏并网双向逆变器4连接的双向电表5、与双向电表5连接的电网6以及与直流母线3连接的直流充电桩8，与直流充电桩连接的电动汽车9。
本发明还公开一种光伏充电方法，所述方法包括以下步骤：
S1、当有光照时，光伏电池将太阳能转化为电能，通过MPPT控制器将电能转换为蓄电池要求的电能，通过直流母线给蓄电池充电，直至蓄电池达到安全电压；
S2、电网输出交流电通过光伏并网双向逆变器转换为直流电传输至直流母线；
S3、当电动汽车充电时，优先选择达到安全电压的蓄电池通过直流充电桩进行充电，若电力不足，再选择电网转换的电能通过直流充电桩进行充电。
上述技术方案中，所述步骤S2中，所述蓄电池组与所述电网通过光伏并网双向逆变器实现双向充电，电网通过光伏并网双向逆变器传输电能至直流母线，所述蓄电池从直流母线获电能进行充电，所述蓄电池同时将电能传输至直流母线，直流母线将电能通过光伏并网双向逆变器转换后传输至电网。
在上述技术方案中，所述步骤S3，所述蓄电池组与所述电动汽车通过直流充电桩实现双向充电，直流充电桩从直流母线中获取电能，同时将电动汽车的电能传输至直流母线。
在上述技术方案中，其特征在于，所述当蓄电池组充满电能时，且充电桩空闲时，光伏电池转换后的电能输出至直流母线，通过光伏并网双向逆变器转换输出至电网。
本发明一种光伏充电系统及方法，具有以下有益效果：1.在蓄电池组给电动汽车的充电过程中减少了一个整流和一个逆变过程，减少了电能的损耗，提高了效率。2.在光伏电池给电动汽车的充电过程中减少了一个整流和一个逆变过程，减少了电能的损耗，提高了效率。3.在电网给电动汽车的充电过程中减少了一个整流和一个逆变过程，减少了电能的损耗，提高了效率。
附图说明
图1为本发明一种光伏充电系统模块图；
图2为本发明光伏并网双向逆变器接口示意图；
图3为本发明直流充电桩结构示意图；
图4为本发明一种光伏充电方法流程图；
附图说明：1-光伏电池，2-MPPT控制器，3-直流母线，4-蓄电池组，5-双向电表，6-电网，7-蓄电池组，8-直流充电桩，9-电动汽车。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，本发明提供一种光伏充电系统，如图1所示，所述系统包括光伏电池1，与光伏电池1连接的MPPT控制器2，与MPPT控制器2连接的直流母线3，与直流母线3连接的蓄电池组7，与直流母线3连接的光伏并网双向逆变器4，与光伏并网双向逆变器4连接的双向电表5、与双向电表5连接的电网6以及与直流母线3连接的直流充电桩8，与直流充电桩连接的电动汽车9。
其中，所述MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power PointTracking)太阳能控制器，最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。
其中，蓄电池组将设置最低安全电压值，当有光照时，光伏电池将转换的电能优先存储于蓄电池组内，将蓄电池提升至安全电压值之上。
如图2所示光伏并网双向逆变器，用于将光伏电池产生的原始电能转化成与电网频率相同，相位也相同的正弦电能，并入电网中供生产生活使用。光伏并网双向逆变器采用四桥臂的拓扑对前级的直流电压利用率较高，并且输入电容相对较小，而且当采用谐振直流输入时，所有功率器件都能完成零电压软开关，大大降低了损耗。
本系统使用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法对光伏并网双向逆变器进行控制,其基本原理是：输入端有高频载波和原始正弦波形，通过比较二者瞬时值的大小决定输出脉冲电平的高低，通过控制输出脉冲的占空比的大小即可控制输出电压的有效值，而控制输出脉冲的频率即可控制输出电压的频率。
其中，空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制思想是：分析逆变电路拓扑结构下所有的电压开关矢量，通过对其进行线性组合构成参考电压矢量。由于空间矢量脉宽调制(SVPWM)将逆变器的输出状态用离散的状态矢量空间进行描述，特别适合数字化实现。同时具有控制高效，直流电压利用率高，高频谐波含量低的优点。
如图3所示，直流充电桩采用双向全桥dcdc变换器结构。双向全桥dcdc变换器的优点在于：在双向全桥dcdc变换器上，能量是可以双向流动的，使用的开关器件少，功率传输方向切换快，功率损耗少。
本系统使用移相控制的方法对充电桩进行控制，通过改变前桥臂与后桥臂之前的相位差，利用相位漂移实现对充电桩的控制。移相控制的方法具有：功率开关器件电压、电流额定值小，功率变压器利用率高；并且充分利用电路中的寄生参数(漏感、寄生电容等)，实现了功率管的软开关；开关损耗小，可实现高频化；控制方法简单(脉宽恒定，只控制移相)的优点。
本发明还公开一种光伏充电方法，如图4所示，所述方法包括以下步骤：
S1、当有光照时，光伏电池将太阳能转化为电能，通过MPPT控制器将电能转换为蓄电池要求的电能，通过直流母线给蓄电池充电，直至蓄电池达到安全电压；
S2、电网输出交流电通过光伏并网双向逆变器转换为直流电传输至直流母线；
S3、当电动汽车充电时，优先选择达到安全电压的蓄电池通过直流充电桩进行充电，若电力不足，再选择电网转换的电能通过直流充电桩进行充电。
其中，所述步骤S2中，所述蓄电池组与所述电网通过光伏并网双向逆变器实现双向充电，电网通过光伏并网双向逆变器传输电能至直流母线，所述蓄电池从直流母线获电能进行充电，所述蓄电池同时将电能传输至直流母线，直流母线将电能通过光伏并网双向逆变器转换后传输至电网。
其中，所述步骤S3，所述蓄电池组与所述电动汽车通过直流充电桩实现双向充电，直流充电桩从直流母线中获取电能，同时将电动汽车的电能传输至直流母线。
其中，其特征在于，所述当蓄电池组充满电能时，且充电桩空闲时，光伏电池转换后的电能输出至直流母线，通过光伏并网双向逆变器转换输出至电网。
说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施方式仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (5)

1.一种光伏充电系统，其特征在于，所述系统包括光伏电池(1)，与光伏电池(1)连接的MPPT控制器(2)，与MPPT控制器(2)连接的直流母线(3)，与直流母线(3)连接的蓄电池组(7)，与直流母线(3)连接的光伏并网双向逆变器(4)，与光伏并网双向逆变器(4)连接的双向电表(5)、与双向电表(5)连接的电网(6)以及与直流母线(3)连接的直流充电桩(8)，与直流充电桩连接的电动汽车(9)。
2.一种光伏充电方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、当有光照时，光伏电池将太阳能转化为电能，通过MPPT控制器将电能转换为蓄电池要求的电能，通过直流母线给蓄电池充电，直至蓄电池达到安全电压；
S2、电网输出交流电通过光伏并网双向逆变器转换为直流电传输至直流母线；
S3、当电动汽车充电时，优先选择达到安全电压的蓄电池通过直流充电桩进行充电，若电力不足，再选择电网转换的电能通过直流充电桩进行充电。
3.根据权利要求2所述一种光伏充电方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述蓄电池组与所述电网通过光伏并网双向逆变器实现双向充电，电网通过光伏并网双向逆变器传输电能至直流母线，所述蓄电池从直流母线获电能进行充电，所述蓄电池同时将电能传输至直流母线，直流母线将电能通过光伏并网双向逆变器转换后传输至电网。
4.根据权利要求2所述一种光伏充电方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述蓄电池组与所述电动汽车通过直流充电桩实现双向充电，直流充电桩从直流母线中获取电能，同时将电动汽车的电能传输至直流母线。
5.根据权利要求3所述一种光伏充电方法，其特征在于，所述当蓄电池组充满电能时，且充电桩空闲时，光伏电池转换后的电能输出至直流母线，通过光伏并网双向逆变器转换输出至电网。
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