CN112531795A - 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统 - Google Patents

应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112531795A
CN112531795A CN201910876683.XA CN201910876683A CN112531795A CN 112531795 A CN112531795 A CN 112531795A CN 201910876683 A CN201910876683 A CN 201910876683A CN 112531795 A CN112531795 A CN 112531795A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
power
power supply
conversion
conversion unit
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
CN201910876683.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李圣华
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.)
Delta Electronics Inc
Original Assignee
Delta Electronics Inc
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 Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Priority to CN201910876683.XA priority Critical patent/CN112531795A/zh
Priority to US16/899,933 priority patent/US11225160B2/en
Publication of CN112531795A publication Critical patent/CN112531795A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • 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
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/62—Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
    • 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
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/67—Controlling two or more charging stations
    • 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
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/043—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using transformers or inductors only
    • 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
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • 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
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/20—AC to AC converters
    • 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
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0074—Plural converter units whose inputs are connected in series
    • 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
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Landscapes

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

Abstract

一种应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统，该应用于固态变压器架构的载具充电系统耦接一电网且对多个载具充电，或该些载具馈电至该电网。该充电系统包括一转换模块、一总线路径、一充电模块及一控制单元。其中，该转换模块的一转换总容量小于该充电模块的一需求总容量；该控制单元根据该转换总容量的一转换上限值而分别调配该些充电单元的多个需求容量。

Description

应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统
技术领域
本发明是有关一种应用于固态变压器架构的载具充电系统，特别涉及一种缩小体积、降低建置成本的载具充电系统。
背景技术
现有的电动车充电领域中，为了能够对电动车快速地充电，因此必须提高充电站可输出的电力，来达到可快速充电的技术效果。但是为了避免充电站的建置电力供应能力不足，通常在充电站的设计，加大了前端耦接电网的电力转换模块的转换容量，以避免在用电高峰期，电力转换容量无法满足后端充电模块的需求容量，进而限制了对电动车充电的电量，导致无法对电动车快速充电。
但是，现有的充电站为了提高电力供应容量，必须要增大转换模块内的变压器的体积，且必须要将转换模块的电力转换容量设计大于充电模块的需求容量，且利用传统的变压器所设计的转换模块也不具有双向馈电的功能。因此，会造成充电站体积无法缩小，设计成本无法降低，且在用电离峰期，会增加额外的功率损耗的缺失。
因此，如何设计出一种应用于固态变压器架构的载具充电系统，利用固态变压器的特性以及独特的控制方式而降低充电系统的建置成本、电路体积及电力消耗，乃为本公开发明人所研究的重要课题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明是提供一种应用于固态变压器架构的载具充电系统，以克服现有技术的问题。因此，本发明的充电系统耦接电网，且对多个载具充电，或载具馈电至电网，充电系统包括：转换模块，包括多个转换单元，每个转换单元的第一端串联，且第一端跨接交流电源。总线路径，耦接转换单元的第二端。充电模块，包括多个充电单元，每个充电单元的第一端耦接总线路径，且充电单元的多个第二端提供多个直流电源至载具，或第二端由载具接收直流电源。及控制单元，耦接充电单元。其中，转换模块的转换总容量小于充电模块的需求总容量；控制单元根据转换总容量的转换上限值而分别调配充电单元的多个需求容量。
为了解决上述问题，本发明是提供应用于固态变压器架构的三相电源系统，以克服现有技术的问题。因此，本发明的三相电源系统耦接电网，且对多个载具充电，或载具馈电至该电网，三相电源系统包括：三组充电系统，每一组充电系统分别耦接三相交流电源中，其中一相的交流电源，且每一组充电系统分别包括：转换模块，包括多个转换单元，每个转换单元的第一端串联，且第一端跨接该交流电源。总线路径，耦接转换单元的第二端。充电模块，包括多个充电单元，每个充电单元的第一端耦接总线路径，且充电单元的多个第二端提供多个直流电源至载具，或第二端由载具接收直流电源。及控制单元，耦接充电单元。其中，转换模块的转换总容量小于充电模块的需求总容量；控制单元根据转换总容量的转换上限值而分别调配充电单元的多个需求容量。
为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而说明书附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1为本发明应用于固态变压器架构的载具充电系统方框图；
图2A为本发明转换单元的第一实施例方框图；
图2B为本发明转换单元的第二实施例方框图；
图3为本发明应用于固态变压器架构的充电单元方框图；及
图4为本发明应用于固态变压器架构的三相电源系统方框图。
附图标记说明：
100、100-1、100-2、100-3…充电系统
10…三相电源系统
1…转换模块
12、12’…转换单元
12A、322-1…隔离变压器
122…交流/直流转换单元
124…直流/直流转换单元
2、2-1、2-2、2-3…总线路径
3…充电模块
32…充电单元
32-1…第一端
32-2…第二端
322…直流转换单元
322-A…第一侧
322-B…第二侧
4…控制单元
200…电网
300…载具
Vac、Vac1、Vac2、Vac3…交流电源
Vdc…直流电源
Vdc1…第一直流电源
Vbus…总线电源
Sc…控制信号
Sa…激活信号
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：
请参阅图1为本发明应用于固态变压器架构的载具充电系统方框图。充电系统100为双向式的电力系统，当电网200对多个载具300充电时，充电系统100由电网200接收交流电源Vac，且将交流电源Vac转换为多个直流电源Vdc对载具300充电。交流电源Vac例如但不限于，可为4.8kV～35kV。当载具300馈电回电网200时，充电系统100由载具300接收直流电源Vdc，且将直流电源Vdc转换为交流电源Vac馈送至电网200。其中，载具300可为电动载具，例如电动车或电动机车等相关载具，也可为储能系统(Energy storage system)。此外，于本发明的一实施例中，每个载具300所耦接的直流电源Vdc不一定为相同的电压值，其电压值可为载具300与控制单元4沟通所决定。
充电系统100包括电力转换模块1、总线路径2、充电模块3及控制单元4，电力转换模块1耦接电网200与总线路径2，且充电模块3耦接总线路径2与载具300。电力转换模块1包括多个转换单元12，每个转换单元12包括第一端12-1与第二端12-2。转换单元12的第一端12-1为串联耦接，且交流电源Vac跨接在转换单元12的第一端12-1，使得转换单元12的串接头端与串接尾端分别耦接交流电源Vac的火线与中性线。总线路径2的一端耦接每个转换单元12的第二端12-2，且另一端耦接充电模块3。充电模块3包括多个充电单元32，且每个充电单元32包括第一端32-1与第二端32-2。每个充电单元32的第一端32-1耦接总线路径2的另一端，且每个充电单元32的第二端32-2分别耦接载具300。控制单元4耦接每个充电单元32，且通过控制信号Sc与充电单元32相互沟通。
由于充电系统100在实际应用上，所有的充电单元32并非随时都耦接载具300，载具300的数量变化通常会依照一天的生活作息而变化。例如但不限于，设在家用住宅区的充电系统100通常在下班时间，耦接充电单元32的载具300较多，而在上班时间较少。因此在下班时间，充电模块3的电力需求总容量通常较高，而在上班时间较少。本发明的主要特点在于，充电系统100将电力转换模块1的电力转换总容量设计小于当载具300满载时充电模块3的需求总容量，且通过控制单元4去调配每个充电单元32的需求容量，使得电力转换模块1的转换总容量虽然较小，但仍然可在用电高峰时(意即，较多的载具300耦接充电模块3)维持充电系统100的稳定运行，而不至于产生充电系统100容量超过上限而使输入电力跳脱的情况。例如但不限于，电力转换模块1的转换总容量为50kW，且恰巧每个充电单元32皆有耦接载具300，控制单元4通过控制信号Sc得知充电模块3的需求总容量为60kW(每个充电单元32的需求容量加总)。此时控制单元4可依照比例调整每个充电单元32的需求容量(例如降低每个充电单元32的需求容量20％，使需求总容量降低为48kW)，使得需求总容量(48kW)被限制低于转换总容量(50kW)。
具体而言，控制单元4通过控制信号Sc得知每个充电单元32的需求容量，且根据转换总容量的转换上限值而分别调配每个充电单元32的需求容量，使得充电系统100随时保持着需求容量的总和小于转换总容量。例如但不限于，控制单元4可通过控制信号Sc控制未在使用的充电单元32的需求容量设为0kW，且根据转换上限值，控制转换总容量平均分配给有在使用的充电单元32。
每个充电单元32的需求容量具有充电上限值，因此虽然控制单元4可根据转换上限值控制转换总容量平均分配给有在使用的充电单元32，但控制单元4仍然会根据充电上限值限制充电单元32的需求容量。例如但不限于，转换总容量为50kW、充电单元32的充电上限值为10kW，且仅有3个充电单元32正在被使用。此时，控制单元4可通过控制信号Sc控制3个充电单元32分别提供10kW的电力给载具300。此外，10kW的电力为充电单元32的充电上限值，因此若控制单元4通过控制信号Sc得知载具300需求的电力小于10kW时，可根据载具300需求而提供相应的电力，而并非仍然提供10kW的电力至载具300。
于本发明中，电力转换模块1为固态变压器(Solid State Transformer；SST)，固态变压器是一种适于智能电网应用的新型智能变压器，其主要是取代传统高压电所使用体积庞大、油浸式的传统变压器。具体而言，传统变压器通常为了耐受低频的高压电，因此需要线径够粗的线材绕成变压器，方可耐受低频的高压电。因此传统变压器的体积庞大，无法应用于空间有限的环境之中。由于本发明的电力转换模块1内部具有输入端串接的转换单元12，且由于转换单元12工作在高频切换的环境，因此转换单元12的体积较小。故此，固态变压器的体积可以与小于传统高压电所使用的变压器。其不仅可以实现电压转换(高压与低压之间的转换)、电器隔离、故障隔离等功能，还能够实现传统变压器所不能实现的频率变换(直流电与交流电之间的变换)。而且，固态变压器同时具有交流和直流环节，可实现直流低压、直流高压、交流低压、交流高压四种状态之间的转换。因此在本发明交流电源Vac为高压电的场合(例如但不限于，4.8kV～35kV)，特别适合应用固态变压器做高压与低压之间的双向转换。如此，克服了传统的变压器只适用于单一频率、单向电压传递，而无法双向地转换电压的缺点。
由于电力转换模块1通过转换单元12工作在高频的特性，可大幅度的缩小充电系统100的体积，减轻重量。而且，由于本发明电力转换模块1的转换总容量设计小于充电模块3的需求总容量，因此可再一次的缩小充电系统100的体积，且同时降低充电系统100的建置成本。由于充电系统100体积小型化的设计，使得充电系统100可易于装设于空间有限的设置点。由于充电系统100的电力转换模块1的转换总容量设计小于充电模块3的需求总容量，因此在用电离峰期间可减少充电系统100功率损耗。
进一步而言，控制单元4可接收充电单元32所提供的激活信号Sa(图未示)，其激活信号Sa可代表例如但不限于身份、金额、用电时段等区别。举例而言，充电系统100设在住宅社区，控制单元4可通过激活信号Sa识别载具300是否所属社区住户，当控制单元4判断其为对应激活信号Sa，代表该载具300为所属社区住户的载具300，故具有充电优先权；而当控制单元4判断其为未对应激活信号Sa，代表该载具300非属社区住户的载具300，则仅有普通的充电权限。在需求总容量小于转换总容量时，由于并未有容量超额而使控制单元4必须分配的问题，因此控制单元4限制需求容量对应地小于等于充电上限值即可。但是，在控制单元4得知需求总容量大于等于转换总容量时，控制单元4根据激活信号Sa调升对应激活信号Sa的充电单元32的需求容量。其中，调升对应激活信号Sa的充电单元32的需求容量有多种方式，例如等比例调升、根据激活信号Sa的数量平均分配、根据社区住户的级别等。由于在原需求总容量大于等于转换总容量情况下，当控制单元4调升对应激活信号Sa的充电单元32的需求容量时，需求总容量有可能会提升至大于等于转换总容量。因此，控制单元4根据激活信号Sa调降未对应激活信号Sa的充电单元32的需求容量。
请参阅图2A为本发明转换单元的第一实施例方框图，复配合参阅图1。每个转换单元12包括交流/直流转换单元122与直流/直流转换单元124，且交流/直流转换单元122与直流/直流转换单元124内部可包括或不包括隔离变压器12A(以虚线表示)。交流/直流转换单元122耦接交流电源Vac与直流/直流转换单元124，且直流/直流转换单元124耦接总线路径2。具体而言，当电网200对多个载具300充电时，交流/直流转换单元122接收交流电源Vac，且将交流电源Vac转换为第一直流电源Vdc1，以提供第一直流电源Vdc1至直流/直流转换单元124。直流/直流转换单元124将第一直流电源Vdc1转换为总线电源Vbus，且将总线电源Vbus提供至总线路径2。当载具300馈电回电网200时，直流/直流转换单元124接收总线电源Vbus，且将总线电源Vbus转换为第一直流电源Vdc1，以将第一直流电源Vdc1提供至交流/直流转换单元122。交流/直流转换单元122将第一直流电源Vdc1转换为交流电源Vac，且将交流电源Vac提供至电网200。
请参阅图2B为本发明转换单元的第二实施例方框图，复配合参阅图1至图2A。每个转换单元12’包括交流/直流转换单元122，且交流/直流转换单元122内部可包括或不包括隔离变压器12A(以虚线表示)。交流/直流转换单元122的一端耦接交流电源Vac，且另一端耦接总线路径2。具体而言，当电网200对多个载具300充电时，交流/直流转换单元122接收交流电源Vac，且将交流电源Vac转换为总线电源Vbus，以提供总线电源Vbus至总线路径2。当载具300馈电回电网200时，交流/直流转换单元122将总线电源Vbus转换为交流电源Vac，且将交流电源Vac提供至电网200。
请参阅图3为本发明应用于固态变压器架构的充电单元方框图，复配合参阅图1至图2。每个充电单元32包括直流转换单元322，直流转换单元322包括隔离变压器322-1，隔离变压器322-1的初级侧为直流转换单元322的第一侧322-A，且隔离变压器322-1的次级侧为直流转换单元322的第二侧322-B。直流转换单元322的第一侧322-A耦接总线路径2，且直流转换单元322的第二侧322-B耦接载具300。值得一提，于本发明的一实施例中，图2A、图2B中转换单元12的数量可不同于图3中充电单元32的数量。
当电网200对多个载具300充电时，直流转换单元322的第一侧322-A接收总线电源Vbus，且通过隔离变压器322-1将总线电源Vbus转换为直流电源Vdc，以将直流电源Vdc通过直流转换单元322的第二侧322-B提供至载具300。当载具300馈电回电网200时，直流转换单元322的第二侧322-B接收直流电源Vdc，且通过隔离变压器322-1将直流电源Vdc转换为总线电源Vbus，以将总线电源Vbus通过直流转换单元322的第一侧322-A提供至总线路径2。值得一提，于本发明的一实施例中，直流转换单元322必须包含隔离变压器322-1的原因在于，每个载具300所能提供或接收的功率不尽相同，因此利用隔离变压器322-1对每个载具300与充电系统100之间进行隔离，以避免载具300之间的充放电功率相互影响的状况产生。
请参阅图4为本发明应用于固态变压器架构的三相电源系统方框图，复配合参阅图1至图3。三相电源系统10耦接电网200，且对多个载具300充电，或载具300馈电至电网200。三相电源系统10包括了三组如图1所示的充电系统(100-1、100-2、100-3)，每一组充电系统(100-1、100-2、100-3)分别耦接三相交流电源中，其中一相的交流电源(Vac1、Vac2、Vac3)。电网200所提供的三相交流电源不限定接法，其可为三角形接法(Δ接)或星型接法(Y接)，且可以为三相四线式或三相三线式。以Y接13.2kV的三相交流电源为例，其中一相的电压为7.62kV。每一组充电系统(100-1、100-2、100-3)中的转换单元12的串接头端与串接尾端分别耦接其中一相交流电源(Vac1、Vac2、Vac3)的火线与中性线。每一组充电系统(100-1、100-2、100-3)中的总线路径(2-1、2-2、2-3)彼此耦接，使得每一组充电系统(100-1、100-2、100-3)所转换出的总线电源Vbus汇流至总线路径(2-1、2-2、2-3)上，再进行电力的调配。控制单元4可如同图4所示为单个，且耦接每一组充电系统(100-1、100-2、100-3)的每个充电单元32，以共同控制各组充电系统(100-1、100-2、100-3)中的充电单元32。或者，控制单元4可分拆为三组，三组控制单元4可相互通信，且个别控制各组充电系统(100-1、100-2、100-3)中的充电单元32。值得一提，于本发明的一实施例中，每一组充电系统(100-1、100-2、100-3)内部的电路架构，控制方式皆同于图1至图3，在此不再加以赘述。
综上所述，本发明的实施例是具有以下的优点与技术效果：
1、充电系统将电力转换模块的转换总容量设计小于充电模块的需求总容量，且通过控制单元去调配每个充电单元的需求容量，使得电力转换模块的转换总容量虽然较小，但仍然可在用电高峰时维持充电系统的稳定运行，而不至于产生充电系统容量超过上限而使电力保护器跳脱的技术效果；
2、由于充电系统结合固态变压器的应用，使得转换单元适合做高压与低压之间的双向转换，因此克服了传统只适用于单一频率、单向电压传递的缺点；
3、由于固态变压器的转换单元工作在高频的特性，且转换模块的转换总容量设计小于充电模块的需求总容量，因此可达到大幅度的缩小充电系统的体积；及
4、由于控制单元可根据充电单元所提供的激活信号调升对应激活信号的充电单元的需求容量，且根据激活信号调降未对应激活信号的充电单元的需求容量，因此可达到避免在使用上的拥挤性的技术效果。
而，以上所述，仅为本发明优选具体实施例的详细说明与附图，而本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的权利要求为准，凡合于本发明权利要求的构思与其类似变化的实施例，皆应包括于本发明的范围中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本公开的权利要求。此外，在权利要求和说明书中提到的特征可以分别单独地或按照任何组合方式来实施。

Claims (15)

1.一种应用于固态变压器架构的载具充电系统，耦接一电网，且对多个载具充电，或该些载具馈电至该电网，该充电系统包括：
一转换模块，包括多个转换单元，每个转换单元的一第一端串联，且该些第一端跨接一交流电源；
一总线路径，耦接该些转换单元的一第二端；
一充电模块，包括多个充电单元，每个充电单元的一第一端耦接该总线路径，且该些充电单元的多个第二端提供多个直流电源至该些载具，或该些第二端由该些载具接收该些直流电源；及
一控制单元，耦接该些充电单元；
其中，该转换模块的一转换总容量小于该充电模块的一需求总容量；该控制单元根据该转换总容量的一转换上限值而分别调配该些充电单元的多个需求容量。
2.如权利要求1所述的载具充电系统，其中每个转换单元包括：
一交流/直流转换单元，耦接该交流电源；及
一直流/直流转换单元，耦接该交流/直流转换单元与该总线路径；
其中，该交流/直流转换单元将该交流电源转换为一第一直流电源，且该直流/直流转换单元将该第一直流电源转换为一总线电源而提供至该总线路径，或该直流/直流转换单元将该总线电源转换为该第一直流电源且该交流/直流转换单元将该第一直流电源转换为该交流电源。
3.如权利要求1所述的载具充电系统，其中每个转换单元包括：
一交流/直流转换单元，耦接该交流电源与该总线路径；
其中，该交流/直流转换单元将该交流电源转换为一总线电源而提供至该总线路径，或将该总线电源转换为该交流电源。
4.如权利要求1所述的载具充电系统，其中每个充电单元包括：
一直流转换单元，具有一第一侧与一第二侧，该第一侧耦接该总线路径，且该第二侧耦接该些直流电源的其中的一直流电源；
其中，该直流转换单元将该总线路径所提供的一总线电源转换为该些直流电源的其中的一直流电源，或该直流转换单元将该些直流电源的其中的一直流电源转换为该总线电源。
5.如权利要求1所述的载具充电系统，其中该些需求容量具有多个充电上限值，该些需求容量对应地小于等于该些充电上限值。
6.如权利要求5所述的载具充电系统，其中该控制单元接收该些充电单元中的至少一充电单元所提供的至少一激活信号，且根据该至少一激活信号调升该些需求容量中，对应的该至少一激活信号的至少一需求容量。
7.如权利要求6所述的载具充电系统，其中该些需求容量的总和等于该转换总容量，该控制单元根据该至少一激活信号调降该些需求容量中，未对应的该至少一激活信号的至少一需求容量。
8.一种应用于固态变压器架构的三相电源系统，耦接一电网，且对多个载具充电，或该些载具馈电至该电网，该三相电源系统包括：
三组充电系统，每一组充电系统分别耦接该三相交流电源中其中一相的一交流电源，且每一组充电系统分别包括：
一转换模块，包括多个转换单元，每个转换单元的一第一端串联，且该些第一端跨接该交流电源；
一总线路径，耦接该些转换单元的一第二端；
一充电模块，包括多个充电单元，每个充电单元的一第一端耦接该总线路径，且该些充电单元的多个第二端提供多个直流电源至该些载具，或该些第二端由该些载具接收该些直流电源；及
一控制单元，耦接该些充电单元；
其中，该转换模块的一转换总容量小于该充电模块的一需求总容量；该控制单元根据该转换总容量的一转换上限值而分别调配该些充电单元的多个需求容量。
9.如权利要求8所述的三相电源系统，其中每个转换单元包括：
一交流/直流转换单元，耦接该交流电源；及
一直流/直流转换单元，耦接该交流/直流转换单元与该总线路径；
其中，该交流/直流转换单元将该交流电源转换为一第一直流电源，且该直流/直流转换单元将该第一直流电源转换为一总线电源而提供至该总线路径，或该直流/直流转换单元将该总线电源转换为该第一直流电源且该交流/直流转换单元将该第一直流电源转换为该交流电源。
10.如权利要求8所述的三相电源系统，其中每个转换单元包括：
一交流/直流转换单元，耦接该交流电源与该总线路径；
其中，该交流/直流转换单元将该交流电源转换为一总线电源而提供至该总线路径，或将该总线电源转换为该交流电源。
11.如权利要求8所述的三相电源系统，其中每个充电单元包括：
一直流转换单元，具有一第一侧与一第二侧，该第一侧耦接该总线路径，且该第二侧耦接该些直流电源的其中的一直流电源；
其中，该直流转换单元将该总线路径所提供的一总线电源转换为该些直流电源的其中的一直流电源，或该直流转换单元将该些直流电源的其中的一直流电源转换为该总线电源。
12.如权利要求8所述的三相电源系统，其中每一组充电系统中的该总线路径彼此耦接。
13.如权利要求8所述的三相电源系统，其中该些需求容量具有多个充电上限值，该些需求容量对应地小于等于该些充电上限值。
14.如权利要求13所述的三相电源系统，其中该控制单元接收该些充电单元中的至少一充电单元所提供的至少一激活信号，且根据该至少一激活信号调升该些需求容量中，对应的该至少一激活信号的至少一需求容量。
15.如权利要求14所述的三相电源系统，其中该些需求容量的总和等于该转换总容量，该控制单元根据该至少一激活信号调降该些需求容量中，未对应的该至少一激活信号的至少一需求容量。
CN201910876683.XA 2019-09-17 2019-09-17 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统 Pending CN112531795A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910876683.XA CN112531795A (zh) 2019-09-17 2019-09-17 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统
US16/899,933 US11225160B2 (en) 2019-09-17 2020-06-12 Energy storage device charging system applied to solid state transformer structure and three-phase power system having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910876683.XA CN112531795A (zh) 2019-09-17 2019-09-17 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112531795A true CN112531795A (zh) 2021-03-19

Family

ID=74869247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910876683.XA Pending CN112531795A (zh) 2019-09-17 2019-09-17 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11225160B2 (zh)
CN (1) CN112531795A (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022142450A (ja) * 2021-03-16 2022-09-30 本田技研工業株式会社 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム
CN115320444B (zh) * 2022-09-12 2024-08-23 深圳市未蓝新能源科技有限公司 一种具有功率动态分配功能的电动车快速充电系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200733535A (en) * 2006-02-02 2007-09-01 Flextronics Ap Llc Power adaptor and storage unit for portable devices
CN105762899A (zh) * 2014-12-17 2016-07-13 深圳市深泰明科技有限公司 交直流配电智能充电站的充电系统
CN106602565A (zh) * 2017-02-17 2017-04-26 四川大尔电气有限责任公司 一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统
US20180162228A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Charging apparatus
CN108173323A (zh) * 2016-12-05 2018-06-15 飞宏科技股份有限公司 一种双向车载充放电系统及其方法
CN108365626A (zh) * 2018-02-28 2018-08-03 江苏建筑职业技术学院 一种基于固态变压器的智能小区供电系统
CN108933456A (zh) * 2017-05-23 2018-12-04 台达电子工业股份有限公司 电动车充电电路及其控制方法
CN109560870A (zh) * 2017-09-25 2019-04-02 台达电子企业管理（上海）有限公司 用于级联型电力转换设备的通讯系统
CN110114180A (zh) * 2016-10-31 2019-08-09 伊利诺斯工具制品有限公司 具有双向直流-直流转换器电路的便携式混合焊接模块；具有这种便携式焊接电力供应器的混合焊接系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201351155A (zh) 2012-05-01 2013-12-16 Gen Electric 控制的中間滙流排架構最佳化
US9582020B2 (en) 2013-03-15 2017-02-28 Dominion Resources, Inc. Maximizing of energy delivery system compatibility with voltage optimization using AMI-based data control and analysis
US20160087432A1 (en) 2014-07-04 2016-03-24 Stefan Matan Local metering response to data aggregation in distributed grid node
DE102016123924A1 (de) * 2016-12-09 2018-06-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Modulare Leistungselektronik zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs
DE102017207102A1 (de) * 2017-03-13 2018-09-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stationärspeicher zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie in einem elektrischen Versorgungsnetz sowie Betriebsverfahren und Nachrüstmodul für den Stationärspeicher
TWI671537B (zh) 2018-08-17 2019-09-11 星博電子股份有限公司 電池交換站控制系統及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200733535A (en) * 2006-02-02 2007-09-01 Flextronics Ap Llc Power adaptor and storage unit for portable devices
CN105762899A (zh) * 2014-12-17 2016-07-13 深圳市深泰明科技有限公司 交直流配电智能充电站的充电系统
CN110114180A (zh) * 2016-10-31 2019-08-09 伊利诺斯工具制品有限公司 具有双向直流-直流转换器电路的便携式混合焊接模块；具有这种便携式焊接电力供应器的混合焊接系统
CN108173323A (zh) * 2016-12-05 2018-06-15 飞宏科技股份有限公司 一种双向车载充放电系统及其方法
US20180162228A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Charging apparatus
CN106602565A (zh) * 2017-02-17 2017-04-26 四川大尔电气有限责任公司 一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统
CN108933456A (zh) * 2017-05-23 2018-12-04 台达电子工业股份有限公司 电动车充电电路及其控制方法
CN109560870A (zh) * 2017-09-25 2019-04-02 台达电子企业管理（上海）有限公司 用于级联型电力转换设备的通讯系统
CN108365626A (zh) * 2018-02-28 2018-08-03 江苏建筑职业技术学院 一种基于固态变压器的智能小区供电系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20210078427A1 (en) 2021-03-18
US11225160B2 (en) 2022-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130257146A1 (en) Electric vehicle supply equipment for electric vehicles
KR101729483B1 (ko) 차량용 가변용량 충전시스템
CN112350588B (zh) 应用于固态变压器架构的电源装置及三相电源系统
US11322968B2 (en) Bidirectional DC wallbox for electric vehicles
US10434886B2 (en) Method and arrangement for charging of vehicle accumulators
US20220140781A1 (en) Photovoltaic system
CN112531795A (zh) 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统
CN114290922B (zh) 一种充电模块及充电系统
CN113752872A (zh) 电动交通工具充电站
KR20210138662A (ko) 다중 포트 전력 변환기 장치
CN117996737A (zh) 一种微电网电气架构、微电网工作方法
CN111835072A (zh) 具备动态电流分配的换电柜及充电方法
TWI697172B (zh) 應用於固態變壓器架構之載具充電系統及三相電源系統
US11368098B2 (en) Power system with communication function applied to solid state transformer structure and communication module applied to solid state transformer structure
GB2572758A (en) Charging station for electric vehicles
JP2023545235A (ja) 電力網
CN219769653U (zh) 充电装置
CN113422372A (zh) 一种变电站一体式充电站及控制方法
CN111688528B (zh) 智能电流控制装置
US20220209534A1 (en) Power control device and control method thereof
GB2619009A (en) Charging apparatus and method for providing a charging power
CN116826982A (zh) 一种储能系统
TW202034600A (zh) 智能電流控制裝置
WO2021086994A1 (en) Efficient hierarchical distributed power storage
JP2024101510A (ja) 充電システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination