CN112787321A - 一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法，包括与直流源连接的供电侧直流母线、K个分立的充电桩单元和互济总直流母线；每个充电桩单元均包括一个输入直流母线、一个互济子直流母线、一个输出直流母线、N条隔离支路、一个非隔离DC/DC模块、一个输出端子；每个充电桩单元的输入直流母线与供电侧直流母线相连，每个充电桩单元的互济子直流母线与互济总直流母线连接；每条隔离支路配置相同，均包括输出支路和互济支路；当电动汽车接入的充电桩单元中所有输出支路启动时，输出的功率无法满足该电动汽车的需求功率时，通过启动其他充电桩单元的互济支路，满足电动汽车的需求功率。

Description

一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种高效能的一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法。
背景技术
现有电动汽车直流充电站主要由多个直流充电桩构成，为满足充电安全要求，直流充电桩内优选采用高频电气隔离方法将供电侧直流母线和充电侧直流母线高频隔离。
目前，高频直流隔离是通过供电侧直流母线和充电侧直流母线间安装隔离DC/DC模块实现的，主要有两种电气拓扑形式。一种是隔离DC/DC模块分别安装在每个直流充电桩内，这种安装方式节省直流充电站的占地面积，但是隔离DC/DC模块无法在充电桩间复用，充电桩隔离容量固定；另一种是所有的隔离DC/DC模块统一安装在一起，通过可变换电气连接的方式连接到每个充电桩，虽然隔离DC/DC的容量可以在充电桩间复用，但这种安装方式需要独立的站房安装隔离DC/DC模块，且隔离模块与充电桩间接线复杂。
因此，一种既可以使得隔离DC/DC模块安装在每个直流充电桩内以节省建设用地，又可以实现这些隔离DC/DC模块容量在直流充电桩间复用的电气拓扑是具有十分重要的价值的。
发明内容
发明目的：为解决直流充电站内直流充电桩间隔离容量复用问题，本发明提出了一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法。
技术方案：体化直流充电站电气拓扑，包括与直流源连接的供电侧直流母线、K个分立的充电桩单元和互济总直流母线；
每个充电桩单元均包括一个输入直流母线、一个互济子直流母线、一个输出直流母线、N条隔离支路、一个非隔离DC/DC模块、一个输出端子；每个充电桩单元的输入直流母线与供电侧直流母线相连，每个充电桩单元的互济子直流母线与互济总直流母线连接；
每条隔离支路配置相同，均包括：一个隔离型DC/DC模块、一个输出开关和一个互济开关；
每条隔离支路中，隔离型DC/DC模块的输入侧与输入直流母线连接，输出侧通过输出开关与输出直流母线连接，此时构成输出支路，输出侧通过互济开关与互济子直流母线连接，此时构成互济支路；互济子直流母线通过开关与输出直流母线连接；输出直流母线通过非隔离DC/DC模块与输出端子连接；
当电动汽车接入的充电桩单元中所有输出支路启动时，所输出的功率无法满足该电动汽车的需求功率时，通过启动其他充电桩单元的互济支路，满足电动汽车的需求功率。
进一步的，所述直流源为直流配电网馈线或充电站AC/DC模块的直流侧馈线。
进一步的，所述供电侧直流母线的额定电流I11大于等于直流源的额定电流。
进一步的，互济总直流母线的额定电流I12满足：I12≥I11×U11/U12，其中，U11为供电侧直流母线的额定电压，U12为互济总直流母线额定电压。
进一步的，每个输出开关和互济开关的额定电流大于等于隔离型DC/DC模块的输出侧额定电流I32。
进一步的，每个隔离型DC/DC模块的输出侧额定电流I32满足：I32＝I21×U11/(U12×N)，其中，I21为输入直流母线的额定电流，I21＝I11/K，U11为供电侧直流母线的额定电压；I11为供电侧直流母线的额定电流；
每个输出直流母线的额定电流I23满足：I23≥I32×N+I22；其中，I22为互济子直流母线的额定电流。
进一步的，每个非隔离DC/DC模块的输出侧额定电压U42和输出侧额定电流I42满足：U42×I42≥U12×I22×r；其中，U12为互济总直流母线的额定电压，I22为互济子直流母线的额定电流，r为同时率。
本发明还公开了一种运行上述一体化直流充电站电气拓扑的控制方法，包括：
当一体化直流充电站正常运行时，所有输出开关、互济开关均处于断开状态，所有隔离型DC/DC模块与非隔离DC/DC模块均处于不工作状态；
当当前充电桩单元接入有电动汽车时，执行以下步骤：
步骤1：假设电动汽车的需求功率为Pv，判断Pv是否大于I32×N；
若Pv大于I32×N，则判断其他充电桩单元中处于空闲状态的隔离DC/DC模块数量d是否满足：(Pv/U12-I32×N)≤d×I32，若满足，则转入步骤2；若不满足，即(Pv/U12-I32×N)＞d×I32，则转入步骤3；
若Pv小于等于I32×N，则启动当前充电桩单元内b个隔离DC/DC模块，与b个启动的隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动，当前充电桩单元输出电动汽车的需求功率，其中，b满足：(b-1)×I32＜Pv/U12≤b×I32；
步骤2：启动当前充电桩单元内N个隔离DC/DC模块，与N个启动的隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动；同时，启动其他充电桩单元中处于空闲状态的c个隔离DC/DC模块，c满足：(c-1)×I32＜(Pv/U12-I32×N)≤c×I32，与c个启动的隔离DC/DC模块连接的互济开关闭合，此时，当前充电桩单元输出电动汽车的需求功率；
步骤3：启动当前充电桩单元内N个隔离DC/DC模块，与隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动；同时启动其他充电桩单元中处于空闲状态的d个隔离DC/DC模块，与d个隔离DC/DC模块连接的互济开关闭合，此时，当前充电桩单元输出功率小于电动汽车的需求功率。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)相比于传统的隔离DC/DC模块分别安装在每个直流充电桩内的分立式方案，本发明提出的一体化直流充电站电气拓扑可以在充电桩间复用隔离模块，大幅降低每个直流充电桩内隔离模块的容量，进而大幅降低成本；
(2)相比于传统的所有的隔离DC/DC模块统一安装在一起的集中式方案，本发明提出的一体化直流充电站电气拓扑可以大幅度降低充电站建设占地面积；
(3)本发明既使得隔离DC/DC模块安装在每个直流充电桩内以节省建设用地，又实现了这些隔离DC/DC模块容量在直流充电桩间复用。
附图说明
图1为本发明的一体化直流充电桩电气拓扑示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例进一步阐述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的一体化直流充电站电气拓扑，适用于大功率快速直流充电站，其包括：供电侧直流母线1001、互济总直流母线1002以及K个分立的充电桩单元；供电侧直流母线1001与直流源相连，该直流源包括但不限于为直流配电网的馈线或充电站AC/DC模块的直流侧馈线。
每个充电桩单元配置相同，1号充电桩单元包括一个输入直流母线2161、一个互济子直流母线2162、一个输出直流母线2163、N个隔离型DC/DC模块(图1中标号为2111～211N)、N个输出开关(图1中标号为2121～212N)、N个互济开关(图1中标号为2131～213N)、一个非隔离DC/DC模块2101、一个输出端子2151和开关2141。因此，2号充电桩单元包括一个输入直流母线2261、一个互济子直流母线2262、一个输出直流母线2263、N个隔离型DC/DC模块(图1中标号为2211～221N)、N个输出开关(图1中标号为2221～222N)、N个互济开关(图1中标号为2231～223N)、一个非隔离DC/DC模块2201、一个输出端子2251和开关2241。K号充电桩单元包括一个输入直流母线2K61、一个互济子直流母线2K62、一个输出直流母线2K63、N个隔离型DC/DC模块(图1中标号为2K11～2K1N)、N个输出开关(图1中标号为2K21～2K2N)、N个互济开关(图1中标号为2K31～2K3N)、一个非隔离DC/DC模块2K01、一个输出端子2K51和开关2K41。
每个充电桩单元的输入直流母线均与供电侧直流母线1001相连，即1号充电桩单元的输入直流母线2161、2号充电桩单元的输入直流母线2261……K号充电桩单元的输入直流母线2K61均与供电侧直流母线1001相连；每个充电桩单元的互济子直流母线均与互济总直流母线1002相连，即1号充电桩单元的互济子直流母线2162、2号充电桩单元的互济子直流母线2262……K号充电桩单元的互济子直流母线2K62均与互济总直流母线1002相连。
现以1号充电桩单元为例，详细说明本发明的充电桩单元内部拓扑。输入直流母线2161与N个隔离型DC/DC模块(图1中标号从2111至211N)的输入侧相连，N个隔离型DC/DC模块(图1中标号从2111至211N)的输出侧均与输出开关(图1中标号从2121至212N)和互济开关(图1中标号从2131至213N)相连，输出直流母线2163与所有输出开关(图1中标号从2121至212N)以及与非隔离DC/DC模块2101相连，非隔离DC/DC模块2101与输出端子2151相连，互济子直流母线2162通过开关2141与输出直流母线2163相连。为方便理解，现以1号隔离型DC/DC模块2111为例，隔离型DC/DC模块2111的输入侧与输入直流母线2161相连，其输出侧通过输出开关2121与输出直流母线2163相连，输出直流母线2163通过非隔离DC/DC模块2101与输出端子2151相连，隔离型DC/DC模块2111的输出侧又通过互济开关2131与互济子直流母线2162相连。以此连接关系，完成1号充电桩单元内N个隔离型DC/DC模块的连接。
现对上述结构的一体化直流充电站电气拓扑容量配置原则进行说明。
电动汽车使用直流充电桩充电过程主要分为3个阶段：恒流充电、恒压充电和涓流充电，充电功率是逐步上升而后下降，整个充电过程中大部分时间需求功率远低于最大功率。
因此，本发明一体化直流充电站电气拓扑中所有元器件的额定工作电压及绝缘耐压应大于相关标准要求。具体为：
供电侧直流母线1001的额定电压为U11、额定电流为I11，I11大于等于上级直流配网馈线或充电站AC/DC模块的直流侧馈线额定电流；互济总直流母线1002的额定电压为U12，额定电流为I12，I12满足：I12≥I11×U11/U12。
每个输入直流母线(图1中标号从2161至2K61)的额定电压为U11，额定电流为I21，I21＝I11/K；每个互济子直流母线(图1中标号从2162至2K62)的额定电压为U12，额定电流为I22；每个输出直流母线(图1中标号从2163至2K63)的额定电压为U12，额定电流为I23；每个隔离型DC/DC模块(图1中标号从2111至211N、2211至221N……2K11至2K1N)的输入侧额定电压为U11，输入侧额定电流为I31，I31＝I21/N，每个隔离型DC/DC模块(图1中标号从2111至211N、2211至221N……2K11至2K1N)的输出侧额定电压为U12，输出侧额定电流I32＝I21×U11/(U12×N)，且I23≥I32×N+I22；每个输出开关(图1中标号从2121至212N、2221至222N……2K21至2K2N)与互济开关(图1中标号2131至213N、2231至223N……2K31至2K3N)的额定电压为U12，额定电流大于等于I32；非隔离DC/DC模块(图1中标号从2101至2K01)输入侧的额定电压为U12，输入侧额定电流为I23，输出侧电压为U42v，输出电流为I42v，U42v及I42v的工作范围应覆盖充电需求，U42v的额定值U42应满足国标中电压序列的要求，I42v的额定值I42应满足直流充电桩国标中的额定充电电流序列。一般地，U42×I42≥U12×I22×r，其中，r为充电站设计参考中的同时率；每个输出端子(图1中标号从2151至2K51)的额定工作电压与工作电流应满足国标中的要求。
本发明还公开了一种一体化直流充电站运行控制方法，具体包括：
运行过程中，所有输出开关与互济开关均为断开状态，隔离型DC/DC模块与非隔离DC/DC模块均为不工作状态。
当当前充电桩单元接入有电动汽车时，执行以下步骤：
步骤1：假设电动汽车的需求功率为Pv，判断Pv是否大于I32×N；
若Pv大于I32×N，则判断其他充电桩单元中处于空闲状态的隔离DC/DC模块数量d是否满足：(Pv/U12-I32×N)≤d×I32，若满足，则转入步骤2；若不满足，即(Pv/U12-I32×N)＞d×I32，则转入步骤3；
若Pv小于等于I32×N，则启动当前充电桩单元内b个隔离DC/DC模块，与b个启动的隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动，当前充电桩单元输出电动汽车的需求功率，其中，b满足：(b-1)×I32＜Pv/U12≤b×I32；
步骤2：启动当前充电桩单元内N个隔离DC/DC模块，与N个启动的隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动；同时，启动其他充电桩单元中处于空闲状态的c个隔离DC/DC模块，c满足：(c-1)×I32＜(Pv/U12-I32×N)≤c×I32，与c个启动的隔离DC/DC模块连接的互济开关闭合，此时，当前充电桩单元输出电动汽车的需求功率；
步骤3：启动当前充电桩单元内N个隔离DC/DC模块，与隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动；同时启动其他充电桩单元中处于空闲状态的d个隔离DC/DC模块，与d个隔离DC/DC模块连接的互济开关闭合，此时，当前充电桩单元输出功率小于电动汽车的需求功率。

Claims (8)

1.一体化直流充电站电气拓扑，其特征在于：包括与直流源连接的供电侧直流母线(1001)、K个分立的充电桩单元和互济总直流母线(1002)；
每个充电桩单元均包括一个输入直流母线(2K61)、一个互济子直流母线(2K62)、一个输出直流母线(2K63)、N条隔离支路、一个非隔离DC/DC模块(2K01)、一个输出端子(2K51)；每个充电桩单元的输入直流母线(2K61)与供电侧直流母线(1001)相连，每个充电桩单元的互济子直流母线(2K62)与互济总直流母线(1002)连接；
每条隔离支路配置相同，均包括：一个隔离型DC/DC模块(2K1N)、一个输出开关(2K2N)和一个互济开关(2K3N)；
每条隔离支路中，隔离型DC/DC模块(2K1N)的输入侧与输入直流母线(2K61)连接，输出侧通过输出开关(2K2N)与输出直流母线(2K63)连接，此时构成输出支路，输出侧通过互济开关(2K3N)与互济子直流母线(2K62)连接，此时构成互济支路；互济子直流母线(2K62)通过开关(2K41)与输出直流母线(2K63)连接；输出直流母线(2K63)通过非隔离DC/DC模块(2K01)与输出端子(2K51)连接；
当电动汽车接入的充电桩单元中所有输出支路启动时，所输出的功率无法满足该电动汽车的需求功率时，通过启动其他充电桩单元的互济支路，满足电动汽车的需求功率。
2.根据权利要求1所述的一体化直流充电站电气拓扑，其特征在于：所述直流源为直流配电网馈线或充电站AC/DC模块的直流侧馈线。
3.根据权利要求1所述的一体化直流充电站电气拓扑，其特征在于：所述供电侧直流母线(1001)的额定电流I11大于等于直流源的额定电流。
4.根据权利要求3所述的一体化直流充电站电气拓扑，其特征在于：互济总直流母线(1002)的额定电流I12满足：I12≥I11×U11/U12，其中，U11为供电侧直流母线(1001)的额定电压，U12为互济总直流母线(1002)额定电压。
5.根据权利要求1所述的一体化直流充电站电气拓扑，其特征在于：每个输出开关和互济开关的额定电流大于等于隔离型DC/DC模块的输出侧额定电流I32。
6.根据权利要求5所述的一体化直流充电站电气拓扑，其特征在于：每个隔离型DC/DC模块的输出侧额定电流I32满足：I32＝I21×U11/(U12×N)，其中，I21为输入直流母线的额定电流，I21＝I11/K，U11为供电侧直流母线(1001)的额定电压；I11为供电侧直流母线(1001)的额定电流；
每个输出直流母线的额定电流I23满足：I23≥I32×N+I22；其中，I22为互济子直流母线的额定电流。
7.根据权利要求1所述的一体化直流充电站电气拓扑，其特征在于：每个非隔离DC/DC模块的输出侧额定电压U42和输出侧额定电流I42满足：U42×I42≥U12×I22×r；其中，U12为互济总直流母线(1002)的额定电压，I22为互济子直流母线的额定电流，r为同时率。
8.基于权利要求1至7任意一项所述的一种一体化直流充电站电气拓扑的运行控制方法，其特征在于：包括：
当一体化直流充电站正常运行时，所有输出开关、互济开关均处于断开状态，所有隔离型DC/DC模块与非隔离DC/DC模块均处于不工作状态；
当当前充电桩单元接入有电动汽车时，执行以下步骤：
步骤1：假设电动汽车的需求功率为Pv，判断Pv是否大于I32×N；
若Pv大于I32×N，则判断其他充电桩单元中处于空闲状态的隔离DC/DC模块数量d是否满足：(Pv/U12-I32×N)≤d×I32，若满足，则转入步骤2；若不满足，即(Pv/U12-I32×N)＞d×I32，则转入步骤3；
若Pv小于等于I32×N，则启动当前充电桩单元内b个隔离DC/DC模块，与b个启动的隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动，当前充电桩单元输出电动汽车的需求功率，其中，b满足：(b-1)×I32＜Pv/U12≤b×I32；
步骤2：启动当前充电桩单元内N个隔离DC/DC模块，与N个启动的隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动；同时，启动其他充电桩单元中处于空闲状态的c个隔离DC/DC模块，c满足：(c-1)×I32＜(Pv/U12-I32×N)≤c×I32，与c个启动的隔离DC/DC模块连接的互济开关闭合，此时，当前充电桩单元输出电动汽车的需求功率；
步骤3：启动当前充电桩单元内N个隔离DC/DC模块，与隔离DC/DC模块连接的输出开关闭合，当前充电桩单元的非隔离DC/DC模块启动；同时启动其他充电桩单元中处于空闲状态的d个隔离DC/DC模块，与d个隔离DC/DC模块连接的互济开关闭合，此时，当前充电桩单元输出功率小于电动汽车的需求功率。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113147451A (zh) * 2021-05-18 2021-07-23 江苏省电力试验研究院有限公司 一种容量互济充电场站
CN113306438A (zh) * 2021-05-26 2021-08-27 南京能瑞电力科技有限公司 小功率直流充电系统及充电方法
WO2022142234A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法
WO2023109271A1 (zh) * 2021-12-17 2023-06-22 华为数字能源技术有限公司 一种充电系统、充电站、供电方法及计算机可读存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100134067A1 (en) * 2009-07-23 2010-06-03 David Baxter Electrical circuit sharing for electric vehicle charging stations
CN206412783U (zh) * 2015-12-25 2017-08-15 尼吉康株式会社 充电系统
CN207156978U (zh) * 2017-09-15 2018-03-30 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 一种可重构的集群式直流充电系统
CN109177752A (zh) * 2018-10-15 2019-01-11 北京智充科技有限公司 一种三枪头直流充电桩系统及其充电功率分配方法
WO2019011905A2 (en) * 2017-07-10 2019-01-17 Abb Schweiz Ag VARIABLE POWER LOAD
CN110994755A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 国网智慧能源交通技术创新中心(苏州)有限公司 一种igbt式300kw充电集功率分配系统
CN111478399A (zh) * 2020-05-07 2020-07-31 易事特集团股份有限公司 一种充电桩直流配电装置、系统及方法
CN111559266A (zh) * 2020-06-10 2020-08-21 南京工程学院 一种电动汽车充电装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106803690B (zh) * 2017-03-13 2019-05-17 深圳市丁旺科技有限公司 一种功率自动分配直流充电桩群
CN110098607A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 江苏万帮德和新能源科技股份有限公司 基于环形拓扑结构的直流充电桩动态智能功率分配系统
CN108177551A (zh) * 2018-02-09 2018-06-19 江苏万帮德和新能源科技股份有限公司 一种一体化充电系统
CN112787321B (zh) * 2020-12-30 2022-06-10 江苏省电力试验研究院有限公司 一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100134067A1 (en) * 2009-07-23 2010-06-03 David Baxter Electrical circuit sharing for electric vehicle charging stations
CN206412783U (zh) * 2015-12-25 2017-08-15 尼吉康株式会社 充电系统
WO2019011905A2 (en) * 2017-07-10 2019-01-17 Abb Schweiz Ag VARIABLE POWER LOAD
CN207156978U (zh) * 2017-09-15 2018-03-30 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 一种可重构的集群式直流充电系统
CN109177752A (zh) * 2018-10-15 2019-01-11 北京智充科技有限公司 一种三枪头直流充电桩系统及其充电功率分配方法
CN110994755A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 国网智慧能源交通技术创新中心(苏州)有限公司 一种igbt式300kw充电集功率分配系统
CN111478399A (zh) * 2020-05-07 2020-07-31 易事特集团股份有限公司 一种充电桩直流配电装置、系统及方法
CN111559266A (zh) * 2020-06-10 2020-08-21 南京工程学院 一种电动汽车充电装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王艳等: "直流快速充电机功率自动分配控制策略", 《测控技术》, no. 07, 18 July 2016 (2016-07-18), pages 73 - 75 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022142234A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法
CN113147451A (zh) * 2021-05-18 2021-07-23 江苏省电力试验研究院有限公司 一种容量互济充电场站
WO2022241858A1 (zh) * 2021-05-18 2022-11-24 江苏省电力试验研究院有限公司 一种容量互济充电场站
CN113306438A (zh) * 2021-05-26 2021-08-27 南京能瑞电力科技有限公司 小功率直流充电系统及充电方法
WO2023109271A1 (zh) * 2021-12-17 2023-06-22 华为数字能源技术有限公司 一种充电系统、充电站、供电方法及计算机可读存储介质

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