CN113346529B - 一种交流输入和直流输入兼容的v2b应用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统及方法。解决现有V2B应用场景中三相和单相输入不兼容的问题。系统包括服务器、若干与建筑电网相连接的分布式储能装置,分布式储能装置包括控制单元、储能电池单元、切换开关单元和充电变换单元,充电变换单元用于对建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的能量转换;切换开关单元切换建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的充电线路;控制单元控制切换开关单元进行开闭;服务器实时监控建筑用电负荷和时间,发送控制指令到控制单元,控制切换开关单元工作。本发明减小了建筑在电网用电高峰时的负荷,减少了用电成本,兼容单相交流、单相交流、直流输入,实现了功率的双向传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种供电技术领域,尤其是涉及一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统及方法。
背景技术
随着纯电动汽车和储能的推广,车辆到建筑(Vehicle to Building, 简称V2B)的应用也越来越多,在V2B应用场景中,车辆电池作为建筑用电的补充,在建筑用电高需求情况下,车辆电池对建筑电网进行供电,并且在建筑用电低需求下,通过电网对车辆电池进行充电,或对储能电池进行补能。另外,还可以通过储能电池对车辆电池充电,车辆电池对车辆电池充电。在这种应用中对于充电变换器具有较高要求,首先其充电功率要比车载OBC大,一般单机功率在20KW以上,以满足快充的需求。其次要求充电变换器能兼容单相和三相电网,能在复杂的电网环境下工作。另外还要求该充电变换器能在直流输入下工作,以实现储能电池对车辆电池的充电,或车辆电池对车辆电池的充电。最后要求该充电变换器能够实现能量的双向传输。现有充电变换器一般由前级PFC和后级DCDC构成,单相输入的PFC技术方案多为带整流桥式,这种方式功率因数较低且效率做不高,或者采用无桥PFC方式如双向H桥拓扑等,但是都存在要么无法兼容三相输入、要么无法兼容直流输入的缺点。三相输入PFC一般采用Vienna拓扑,目前该拓扑不适用对直流输入的情况。
发明内容
本发明主要是解决现有V2B应用场景中三相和单相输入不兼容的问题,提供了一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统及方法。不但能兼容三相、单相和直流输入,同时还可以双向工作,实现能量双向传输。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统,包括服务器、若干与建筑电网相连接的分布式储能装置,分布式储能装置包括控制单元、储能电池单元、切换开关单元和充电变换单元,
充电变换单元,分别与建筑电网、车辆电池、储能电池单元连接,用于对建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的能量转换;
切换开关单元,连接在充电变换单元与建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的线路上,切换建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的充电线路;
控制单元,控制切换开关单元进行开闭;
服务器,实时监控建筑用电负荷和时间,根据用电负荷和时间发送控制指令到控制单元,控制切换开关单元工作。
本发明实现了电动汽车到建筑的应用,电动汽车电池能够作为建筑电能的补充,减小了建筑在电网用电高峰时的负荷。另外在用电高峰电价昂贵时间利用电动汽车电池在非用电高峰充下的廉价电能为建筑供电,减少了用电成本。充电变换单元能够实现建筑电网、车辆电池、储能电池之间的能量转换,使得能够兼容三相交流、单相交流、直流输入,且还实现了功率的双向传输。
作为一种优选方案,分布式储能装置包括第一车辆电池接口,车辆电池通过第一车辆电池接口分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接,储能电池分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接,建筑电网与充电变换单元输入端连接。本方案电路拓扑连接结构使得电网、储能电池、车辆电池相互之间能够实现能量转换,实现功率双向传输。
作为一种优选方案,分布式储能装置还包括第二车辆电池接口,其他车辆电池通过第二车辆电池接口分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接。本方案增加了第二车辆电池接口,使得可以同时连接两辆车辆的车辆电池,第一车辆电池接口分别连接在充电变换单元输入端和输出端上,第二车辆电池接口也分别连接在充电变换单元输入端和输出端上,通过控制线路通断,使得车辆电池通过充电变换单元能对车辆电池进行充电。
作为一种优选方案,所述切换开关单元包括若干控制开关,控制开关分别连接在充电变换单元输入端与连接电网接口、车辆电池接口、储能电池连线上,以及连接在充电变换单元输出端与车辆电池接口、储能电池连线上,控制开关的控制端分别连接到控制器单元。本方案中各控制开关分别串联在各个线路上,控制开关受控制单元控制,通过控制这些控制开关开闭,实现建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的充电线路切换。
作为一种优选方案,所述充电变换单元包括电阻RS、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL4,电感La、电感Lb、电感Lc、电容Cbus、MOS管S1、MOS管S2、MOS管S3、MOS管S4、MOS管S5、MOS管S6以及DSP控制模块,充电变换单元输入端包括第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子,第一接线端子连接继电器RL1第一端,继电器RL1第二端连接电感La第一端,电阻RS并联在继电器RL1上,电感La第二端分别连接MOS管S1源极、MOS管S2漏极,第二接线端子连接继电器RL3第一端,继电器RL3第二端连接电感Lb第一端,继电器RL2连接在继电器RL1第二端与继电器RL3第二端之间,电感Lb第二端分别连接MOS管S3源极、MOS管S4漏极,第三接线端子连接电感Lc第一端,电感Lc第二端分别连接MOS管S5源极、MOS管S6漏极,继电器RL4并联在电感Lc上,MOS管S1漏极、MOS管S3漏极、MOS管S5漏极连接在一起形成充电切换单元正极输出端,MOS管S2源极、MOS管S4源极、MOS管S6源极连接在一起形成充电切换单元负极输出端,电容Cbus连接在充电切换单元正极输出端和充电切换单元负极输出端之间,MOS管S1栅极、MOS管S2栅极、MOS管S3栅极、MOS管S4栅极、MOS管S5栅极、MOS管S6栅极分别DSP控制模块连接,继电器RL1信号端、继电器RL2信号端、继电器RL3信号端、继电器RL4信号端分别与DSP控制模块连接,DSP控制模块与控制单元连接。本方案通过DSP控制模块控制各继电器通断,来实现单相电、单相电或直流电的电路转换。DSP控制模块控制MOS管通断,将单相电、单相电、直流电进行能量转换,兼容单相、单相和直流输入,另外通过DSP控制模块控制还能进行双向工作,实现能量的双向传输。电阻RS为预充电阻,电容Cbus为PFC输出母线电容,在继电器吸合之前由电阻RS给母线电容Cbus充电,电感La、Lb、Lc为PFCBoost电感,用来进行能量的存储。充电变换单元电路拓扑结构简单,使用功率器件少,可靠性高,成本低。当输入为单相交流电时,三相线分别接三个接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL3吸合,继电器RL2、继电器RL4断开,继电器状态配置完成后,DSP控制模块控制MOS管S1-S6通断,进行能量的变换。当输入为单相交流电时,输入火线接第一接线端子,零线接第三接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL2、继电器RL4吸合,继电器RL3断开。当输入为直流电时,正极连接第一接线端子,负极连接第三接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL2、继电器RL4吸合,继电器RL3断开,MOS管S6常闭。
作为一种优选方案,第一接线端子分别连接三相电R相线、单相电火线、电池正极,第二接线端子连接三相电S相线,第三接线端子分别连接三相电T相线、单相电零线、电池负极。三个接线端子与单相交流电、单相交流电、直流电进行连接,通过DSP控制模块控制各继电器通断形成对应的输入电路,实现单相、单相和直流兼容输入。
一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用控制方法,包括:
服务器实时监控建筑用电负荷和时间;
实时获取建筑用电负荷和时间信息,用于判断建筑用电负荷是否大于设定阈值N,或是否处于用电高峰时间。
在用电负荷超过阈值或位于用电高峰时间,储能电池和车辆电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量;控制单元控制切换开关单元将建筑电网与充电变换单元输入端线路连通,充电变换单元输出端与储能电池线路连通,充电变换单元输出端与车辆电池线路连通,充电变换单元输入端与车辆电池线路断开,充电变换单元输入端与储能电池线路断开;
在用电负荷低于阈值或位于非用电高峰时间,建筑电网通过充电变换单元向储能电池和车辆电池输出能量。
本发明电动汽车电池能够作为建筑电能的补充,在用电负荷大或用电高峰期时向建筑电网供电,减小了建筑在电网用电高峰时的负荷。另外在用电高峰电价昂贵时间利用电动汽车电池在非用电高峰充下的廉价电能为建筑电网供电,减少了用电成本。
作为一种优选方案,储能电池和车辆电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量具体过程包括:
a1.检测车辆电池是否有充电需求,若有充电需求,控制储能电池通过充电变换单元给车辆电池充电;若无充电需求,进入下一步骤;储能电池通过充电变换单元给车辆电池充电,控制单元控制切换开关单元将储能电池与充电变换单元输入端之间线路连通、车辆电池与充电变换单元输出端之间线路连通,建筑电网与充电变换单元输入端之间线路断开、储能电池与充电变换单元输出端之间线路断开、车辆电池与充电变换单元输入端之间线路断开。
a2. 获取车辆电池当前电量信息,判断当前电量是否大于设定阈值N1,
若是,则控制单元向用户端发送建筑侧充电邀约信息,若用户端返回确认信息,则控制车辆电池、储能电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量;若用户端返回否定信息,进入下步骤a3;车辆电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量,控制单元控制车辆电池与充电变换单元输出端之间线路连通,建筑电网与充电变换单元输入端之间线路连通,车辆电池与充电变换单元输入端之间线路断开。储能电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量,控制单元控制储能电池与充电变换单元输出端之间线路连通,建筑电网与充电变换单元输入端之间线路连通,储能电池与充电变换单元输入端之间线路断开。
若否,进入步骤a3;
a3.控制储能电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量。
本方案在用电负荷大或用电高峰时,用储能电池能量给电动汽车电池充电。在无需对电动汽车充电时,储能电池能量给建筑电网进行供电。另外通过需求侧管理,选取接受邀约的且电量较高的车辆电池对建筑电网进行供电,减少建筑电网负荷。
作为一种优选方案,还包括车辆电池之间充电的步骤,包括:
b1.检测第一车辆电池接口的车辆电池是否有充电需求,若是进入下一步骤,若否结束步骤;
b2.检测第二车辆电池接口是否连接有车辆电池,若是向用户端发送充电邀约信息,若用户端返回确认信息,则控制车辆电池通过充电变换单元向车辆电池充电;若用户端返回否定信息,结束步骤。本方案实现了电动车辆电池与电动车辆电池之间的充电,当第二车辆电池接口连接有车辆电池,且第一车辆电池接口车辆电池存在充电需求,将电路切换成直流到直流转换的电路,由车辆电池给另一个车辆电池进行充电,减少了建筑电网负荷。
因此,本发明的优点是:
1.实现了电动汽车到建筑的应用,电动汽车电池能够作为建筑电能的补充,减小了建筑在电网用电高峰时的负荷。另外在用电高峰电价昂贵时间利用电动汽车电池在非用电高峰充下的廉价电能为建筑供电,减少了用电成本。
2.能够实现电网、车辆电池、储能电池之间的能量转换,兼容单相交流、单相交流、直流输入,且还可以双向工作,实现了功率的双向传输。
附图说明
图1是本发明中的一种结构框示图;
图2是本发明中分布式储能装置的一种结构框示图;
图3是本发明中充电变换单元的一种电路结构示意图;
图4是本发明的一种流程示意图;
图5是本发明三相输入时充电变换单元工作时序图;
图6是本发明单相输入时充电变换单元工作时序图;
图7是本发明直流输入时充电变换单元工作时序图。
1-服务器 2-分布式储能装置 3-控制单元 4-充电变换单元 5-储能电池 6-车辆电池 7-第一车辆电池接口 8-第二车辆电池接口 9-电网。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:
本实施例一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统,如图1和图2所示,包括服务器1、若干与建筑电网相连接的分布式储能装置2,其中分布式储能装置包括控制单元3、储能电池单元5、切换开关单元和充电变换单元4,服务器具有采集端与建筑电网连接,服务器分别与每个分布式储能装置的控制单元连接。
充电变换单元4,分别与建筑电网、车辆电池、储能电池单元连接,用于对建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的能量转换;具体的,充电变换单元与建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间连接结构为:分布式储能装置包括第一车辆电池接口7,车辆电池通过第一车辆电池接口分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接,储能电池分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接,建筑电网与充电变换单元输入端连接。另外分布式储能装置还包括第二车辆电池接口,第二个车辆电池通过第二车辆电池接口分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接。
切换开关单元,连接在充电变换单元与建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的线路上,切换建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的充电线路;具体的结构,切换开关单元包括若干控制开关,控制开关分别连接在充电变换单元输入端与连接电网接口、车辆电池接口、储能电池连线上,以及连接在充电变换单元输出端与车辆电池接口、储能电池连线上,如图2中的控制开关K1-K15,控制开关的控制端分别连接到控制器单元,每个控制开关的控制端分别连接到控制单元。控制开关受控制单元控制,通过控制这些控制开关开闭,实现建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的充电线路切换。
控制单元3,根据服务器检测到建筑电网的用电负荷或用电时间信息,控制切换开关单元进行开闭;
服务器1,实时监控建筑用电负荷和时间,根据用电负荷和时间发送控制指令到控制单元,控制切换开关单元工作。
如图3所示,充电变换单元包括电阻RS、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL4,电感La、电感Lb、电感Lc、电容Cbus、MOS管S1、MOS管S2、MOS管S3、MOS管S4、MOS管S5、MOS管S6以及DSP控制模块,充电变换单元输入端包括第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子,第一接线端子分别连接三相电R相线、单相电火线、电池正极,第二接线端子连接三相电S相线,第三接线端子分别连接三相电T相线、单相电零线、电池负极。第一接线端子连接继电器RL1第一端,继电器RL1第二端连接电感La第一端,电阻RS并联在继电器RL1上,电感La第二端分别连接MOS管S1源极、MOS管S2漏极,第二接线端子连接继电器RL3第一端,继电器RL3第二端连接电感Lb第一端,继电器RL2连接在继电器RL1第二端与继电器RL3第二端之间,电感Lb第二端分别连接MOS管S3源极、MOS管S4漏极,第三接线端子连接电感Lc第一端,电感Lc第二端分别连接MOS管S5源极、MOS管S6漏极,继电器RL4并联在电感Lc上,MOS管S1漏极、MOS管S3漏极、MOS管S5漏极连接在一起形成充电切换单元正极输出端,MOS管S2源极、MOS管S4源极、MOS管S6源极连接在一起形成充电切换单元负极输出端,电容Cbus连接在充电切换单元正极输出端和充电切换单元负极输出端之间,MOS管S1栅极、MOS管S2栅极、MOS管S3栅极、MOS管S4栅极、MOS管S5栅极、MOS管S6栅极分别DSP控制模块连接,继电器RL1信号端、继电器RL2信号端、继电器RL3信号端、继电器RL4信号端分别与DSP控制模块连接,DSP控制模块与控制单元连接。DSP控制模块,图中未示出,控制各继电器通断,来实现单相电、单相电或直流电的电路转换,以及控制MOS管通断,将三相电、单相电、直流电进行能量转换,兼容单相、单相和直流输入,另外通过DSP控制模块控制进行双向工作。电阻RS为预充电阻,电容Cbus为PFC输出母线电容,在继电器吸合之前由电阻RS给母线电容Cbus充电,电感La、Lb、Lc为PFCBoost电感,用来进行能量的存储。当输入为三相交流电时,三相线分别接三个接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL3吸合,继电器RL2、继电器RL4断开,继电器状态配置完成后,DSP控制模块控制MOS管S1-S6通断,进行能量的变换。当输入为单相交流电时,输入火线接第一接线端子,零线接第三接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL2、继电器RL4吸合,继电器RL3断开。当输入为直流电时,正极连接第一接线端子,负极连接第三接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL2、继电器RL4吸合,继电器RL3断开,MOS管S6常闭。
如图5所示,当充电变换单元输入端接三相交流电时,在三相交流电接通之后,t0时刻,输入经电阻Rs对母线电容Cbus进行预充电,在t1时刻预充完成。t2时刻,DSP控制模块控制继电器RL3吸合,t3时刻,DSP控制模块控制继电器RL1吸合。至t4时刻,整个继电器初始化状态配置完成,DSP控制模块开始控制MOS管S1-S6的开通与关断,进行能量的变换。
如图6所示,当充电变换单元输入端接单相交流电时,在单相交流电接通后,t0时刻,输入经电阻Rs对母线电容Cbus进行预充电,在t1时刻预充完成。t2时刻,DSP控制模块控制继电器RL4吸合,t3时刻,DSP控制模块控制继电器RL2吸合,t4时刻,DSP控制模块控制继电器RL1吸合。至t5时刻,整个继电器初始化状态配置完成,DSP控制模块开始控制MOS管S1-S6的开通与关断,进行能量的变换。
如图7所示,当充电变换单元输入端接直流电时,在直流电接通后,t0时刻,输入经电阻Rs对母线电容Cbus进行预充电,在t1时刻预充完成。t2时刻,DSP控制模块控制继电器RL4吸合,同时开关管S6驱动开通,t3时刻,DSP控制模块控制继电器RL2吸合,t4时刻,DSP控制模块控制继电器RL2吸合。至t5时刻,整个继电器初始化状态配置完成,DSP开始控制MOS管S1-S4的开通与关断,进行能量的变换。S5不工作,S6为常开,实现输入负与PFC负母线的连通。
一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用控制方法,如图4所示,包括,
服务器实时监控建筑用电负荷和时间;
在用电负荷超过阈值或位于用电高峰时间,储能电池和车辆电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量;过程包括:
a1.检测车辆电池是否有充电需求,若是控制储能电池通过充电变换单元给车辆电池充电,具体操作为控制单元控制切换开关单元将控制开关K9、K10、K3、K4闭合,其他控制开关断开,将储能电池与充电变换单元输入端之间线路连通、车辆电池与充电变换单元输出端之间线路连通,建筑电网与充电变换单元输入端之间线路断开、储能电池与充电变换单元输出端之间线路断开、车辆电池与充电变换单元输入端之间线路断开,此时充电变换单元输入直流电,转换后向车辆电池输出能量。若无充电需求,进入下一步骤;
a2. .获取车辆电池当前电量信息,判断当前电量是否大于设定阈值N1,这里是选取电量较多的车辆电池。
若判断是,则控制单元向用户端发送建筑侧充电邀约信息。
具体的,控制单元通过充电接口采集电动汽车信息,信息包括车辆电池电量信息,另外分布式储能装置还要采集车辆信息,可以在分布式储能装置上设置摄像头,采集车辆车牌号。用户通过用户端注册后进行使用系统,用户端为安装有对应软件的手机或计算机。在服务器内存在有用户信息,包括车牌号与用户账号。控制单元根据获取的车牌信息获取用户账号,根据用户账号向用户端发送已建筑侧充电邀约信息,由用户进行确认。
若用户端返回确认信息,则控制车辆电池、储能电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量;具体操作为控制单元控制切换开关单元将控制开关K3、K4、K11、K12、K13、K14、K15闭合,其中连接电网为三相交流电,控制开关K13、K14、K15闭合,电网为单相交流电,控制开关K13、K15闭合,K14断开。其他控制开关断开,将车辆电池与充电变换单元输出端之间线路连通,储能电池与充电变换单元输出端之间线路连通,建筑电网与充电变换单元输入端之间线路连通,车辆电池与充电变换单元输入端之间线路断开,储能电池与充电变换单元输入端之间线路断开。此时充电变换单元输入直流电转换成三相交流电或单相交流电向电网供电。
若车辆返回否定信息,进入下步骤a3;
a3.控制储能电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量。具体操作为控制单元控制切换开关单元将控制开关K11、K12、K13、K14、K15闭合,其中连接电网为三相交流电,控制开关K13、K14、K15闭合,电网为单相交流电,控制开口K13、K15闭合,K14断开。其他控制开关断开。
在用电负荷低于阈值或位于非用电高峰时间,建筑电网通过充电变换单元向储能电池和车辆电池输出能量。具体操作为控制单元控制切换开关单元将控制开关K3、K4、K11、K12、K13、K14、K15闭合,其中连接的电网为三相交流电,控制开关K13、K14、K15闭合,电网为单相交流电,控制开关K13、K15闭合,K14断开。
另外,分布式储能装置还能实现车辆电池之间充电。具体步骤包括:
b1.检测第一车辆电池接口的车辆电池是否有充电需求,若是进入下一步骤,若否结束步骤;
b2.检测第二车辆电池接口是否连接有车辆电池,若是向用户端发送充电邀约信息,这里的用户端为第二车辆电池接口连接的车辆用户的用户端,发送充电邀约过程与上述发送建筑侧充电邀约过程相同。若用户端返回确认信息,则控制车辆电池通过充电变换单元向车辆电池充电,具体操作为将控制开关K1、K2、K7、K8闭合,其他控制开关断开;若用户端返回否定信息,结束步骤。车辆电池之间充电需要在分布式储能装置上连接两辆电动车,当然并不仅限于设置两个车辆电池接口,根据需求可以设计多个车辆电池接口,连接更多的电动汽车。车辆电池之间充电可以在任意时间段进行。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了服务器、分布式储能装置、控制单元、充电变换单元、储能电池等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (5)
1.一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统,其特征在于:包括服务器、若干与建筑电网相连接的分布式储能装置,分布式储能装置包括控制单元、储能电池单元、第一车辆电池接口、第二车辆电池接口、切换开关单元和充电变换单元,
充电变换单元,车辆电池通过第一车辆电池接口分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接,储能电池分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接,建筑电网与充电变换单元输入端连接,用于对建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的能量转换;
切换开关单元,连接在充电变换单元与建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的线路上,切换建筑电网、车辆电池、储能电池单元之间的充电线路;
控制单元,控制切换开关单元进行开闭;
第二车辆电池接口,其他车辆电池通过第二车辆电池接口分别与充电变换单元输入端、充电变换单元输出端连接;
服务器,实时监控建筑用电负荷和时间,根据用电负荷和时间发送控制指令到控制单元,控制切换开关单元工作;车辆电池之间充电的步骤包括:
b1.检测第一车辆电池接口的车辆电池是否有充电需求,若是进入下一步骤,若否结束步骤;
b2.检测第二车辆电池接口是否连接有车辆电池,若是向用户端发送充电邀约信息,若用户端返回确认信息,则控制车辆电池通过充电变换单元向车辆电池充电;若用户端返回否定信息,结束步骤;
充电变换单元包括电阻RS、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL4,电感La、电感Lb、电感Lc、电容Cbus、MOS管S1、MOS管S2、MOS管S3、MOS管S4、MOS管S5、MOS管S6以及DSP控制模块,充电变换单元输入端包括第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子,第一接线端子连接继电器RL1第一端,继电器RL1第二端连接电感La第一端,电阻RS并联在继电器RL1上,电感La第二端分别连接MOS管S1源极、MOS管S2漏极,第二接线端子连接继电器RL3第一端,继电器RL3第二端连接电感Lb第一端,继电器RL2连接在继电器RL1第二端与继电器RL3第二端之间,电感Lb第二端分别连接MOS管S3源极、MOS管S4漏极,第三接线端子连接电感Lc第一端,电感Lc第二端分别连接MOS管S5源极、MOS管S6漏极,继电器RL4并联在电感Lc上,MOS管S1漏极、MOS管S3漏极、MOS管S5漏极连接在一起形成充电切换单元正极输出端,MOS管S2源极、MOS管S4源极、MOS管S6源极连接在一起形成充电切换单元负极输出端,电容Cbus连接在充电切换单元正极输出端和充电切换单元负极输出端之间,MOS管S1栅极、MOS管S2栅极、MOS管S3栅极、MOS管S4栅极、MOS管S5栅极、MOS管S6栅极分别DSP控制模块连接,继电器RL1信号端、继电器RL2信号端、继电器RL3信号端、继电器RL4信号端分别与DSP控制模块连接,DSP控制模块与控制单元连接;
当输入为三相交流电时,三相线分别接三个接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL3吸合,继电器RL2、继电器RL4断开,继电器状态配置完成后,DSP控制模块控制MOS管S1-S6通断,进行能量的变换;当输入为单相交流电时,输入火线接第一接线端子,零线接第三接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL2、继电器RL4吸合,继电器RL3断开;当输入为直流电时,正极连接第一接线端子,负极连接第三接线端子,DSP控制模块控制继电器RL1、继电器RL2、继电器RL4吸合,继电器RL3断开,MOS管S6常闭。
2.根据权利要求1所述的一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统,其特征是所述切换开关单元包括若干控制开关,控制开关分别连接在充电变换单元输入端与连接电网接口、车辆电池接口、储能电池连线上,以及连接在充电变换单元输出端与车辆电池接口、储能电池连线上,控制开关的控制端分别连接到控制器单元。
3.根据权利要求1所述的一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用系统,其特征是第一接线端子分别连接三相电R相线、单相电火线、电池正极,第二接线端子连接三相电S相线,第三接线端子分别连接三相电T相线、单相电零线、电池负极。
4.一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用控制方法,应用于权利要求1-3任一项中所述的系统,其特征是包括:
服务器实时监控建筑用电负荷和时间;
在用电负荷超过阈值或位于用电高峰时间,储能电池和车辆电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量;
在用电负荷低于阈值或位于非用电高峰时间,建筑电网通过充电变换单元向储能电池和车辆电池输出能量。
5.根据权利要求4所述的一种交流输入和直流输入兼容的V2B应用控制方法,其特征是储能电池和车辆电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量具体过程包括:
a1.检测车辆电池是否有充电需求,若有充电需求,控制储能电池通过充电变换单元给车辆电池充电;若无充电需求,进入下一步骤;
a2. 获取车辆电池当前电量信息,判断当前电量是否大于设定阈值N1,
若是,则控制单元向用户端发送建筑侧充电邀约信息,若车辆返回确认信息,则控制车辆电池、储能电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量;若用户端返回否定信息,进入下步骤a3;
若否,进入步骤a3;
a3.控制储能电池通过充电变换单元向建筑电网输出能量。
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