CN114336626A - 一种能量路由器及包括能量路由器的充电站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能量路由器及包括能量路由器的充电站，能量路由器包括DC/DC接口模块、AC/DC接口模块、DC/AC接口模块和直流母线；DC/DC接口模块一侧连接光伏系统、储能系统和直流负荷，AC/DC接口模块的一侧连接交流电网，DC/AC接口模块一侧连接交流负荷，DC/DC接口模块、AC/DC接口模块和DC/AC接口模块各自的另一侧均连接直流母线，通过直流母线实现电能管理。本发明不仅能够实现并网模式下能量的传输，还能够实现离网模式下的续航，大大提高了可靠性，且能够在充电站停电状态下通过DC/DC接口模块、AC/DC接口模块、DC/AC接口模块和直流母线为直流负荷和交流负荷供电，通过光伏系统和储能系统实现了除交流电网以外的供电措施，成本低，降低了停电损失，提高了充电站经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及交直流配电技术领域，具体涉及一种能量路由器及包括能量路由器的充电站。
背景技术
随着新能源互联网络与配网电力系统的发展，大量新能源汽车，电动自行车、船舶需要稳定的充电站系统提供高可靠的电力供应。大型充电桩系统在很多领域取得了技术和经济的优势。尤其是随着分布式新能源并网的需求日益增长，以及储能电池的广泛应用，构建基于多端口能量路由器的充电站系统将是今后智能充电技术发展的方向。近些年来，基于交直流电力电子接口的多端口能量路由器作为建设能源互联网的关键设备，因其具有能量管理、潮流控制、提供标准化接口等多种功能，受到了广泛的关注。
然而大型充电站在运行过程之中，不可避免的会面临配网侧可能出现的短时故障或停电检修的模式。当配网故障发生或需要停电检修时，充电桩供电能力不足，对整个直流配电系统所造成极大的破坏和威胁。因此，大型充电站系统必须具有在并网和离网运行状态下长期为充电负荷与用电负荷续航的能力，但是现有的充电站无法实现离网模式下的续航，可靠性低。
发明内容
为了克服上述现有技术中可靠性低的不足，本发明提供一种能量路由器，包括DC/DC接口模块、AC/DC接口模块、DC/AC接口模块和直流母线；
所述DC/DC接口模块一侧连接光伏系统、储能系统和直流负荷，所述AC/DC接口模块的一侧连接交流电网，所述DC/AC接口模块一侧连接交流负荷，所述DC/DC接口模块、AC/DC接口模块和DC/AC接口模块各自的另一侧均连接直流母线，通过直流母线实现电能管理。
所述AC/DC接口模块包括隔离变压器和与隔离变压器连接的AC/DC单元；
所述隔离变压器用于将来自于交流电网的低电压等级交流电进行升压，得到高电压等级交流电；
所述AC/DC接口单元用于将高电压等级交流电变换为高电压等级直流电。
所述DC/DC接口模块包括多个DC/DC接口单元，DC/DC接口单元分别与光伏系统、储能系统和直流负荷连接；
每个DC/DC接口单元包括依次连接的DC/AC单元、隔离变压器和AC/DC单元。
当所述DC/DC接口单元一侧连接光伏系统时，所述DC/AC单元与光伏系统连接，所述AC/DC单元与直流母线连接。
当所述DC/DC接口单元一侧连接风光储系统的储能系统时：
所述DC/AC单元与储能系统连接，所述AC/DC单元与直流母线连接；
所述储能系统在能量路由器处于并网模式下进行充电，并在能量路由器处于离网模式下进行放电。
当所述DC/DC接口单元一侧连接直流负荷时：
所述AC/DC单元与直流负荷连接，所述DC/AC单元与直流母线连接。
所述DC/AC接口模块包括DC/AC单元和隔离变压器；
所述DC/AC单元用于将来自于直流母线的高电压等级直流电变换为高电压等级交流电，所述隔离变压器用于对高电压等级交流电进行降压，并将得到的低电压等级交流电提供给交流负荷。
另一方面，本发明还提供一种充电站，包括能量路由器以及与能量路由器连接的储能系统、光伏系统、交流电网、交流负荷和直流负荷。
所述能量路由器处于并网模式下，其通过来自于交流电网的低电压等级交流电和来自于光伏系统的低电压等级直流电为储能系统充电，并为交流负荷和直流负荷供电。
所述能量路由器处于离网模式下，其通过来自于储能系统的低电压等级直流电和来自于光伏系统的低电压等级直流电为交流负荷和直流负荷供电。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的能量路由器包括DC/DC接口模块、AC/DC接口模块、DC/AC接口模块和直流母线；DC/DC接口模块一侧连接光伏系统、储能系统和直流负荷，AC/DC接口模块的一侧连接交流电网，DC/AC接口模块一侧连接交流负荷，DC/DC接口模块、AC/DC接口模块和DC/AC接口模块各自的另一侧均连接直流母线，通过直流母线实现电能管理，不仅能够实现并网模式下能量的传输，还能够实现离网模式下的续航，大大提高了可靠性；
本发明能够在充电站停电状态下通过DC/DC接口模块、AC/DC接口模块、DC/AC接口模块和直流母线为直流负荷和交流负荷供电，通过光伏系统和储能系统实现了除交流电网以外的供电措施，成本低，降低了停电损失，提高了充电站经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例中能量路由器框图；
图2是本发明实施例中能量路由器结构图；
图3是本发明实施例中变电站框图；
图4是本发明实施例中变电站结构图；
图5是本发明实施例中能量路由器并网模式下的能量流动示意图；
图6是本发明实施例中能量路由器离网模式下的能量流动示意图；
图7是本发明实施例中能量路由器并网模式示意图；
图8是本发明实施例中能量路由器离网模式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种能量路由器，如图1所示，包括DC/DC接口模块、AC/DC接口模块、DC/AC接口模块和直流母线；
DC/DC接口模块一侧连接光伏系统、储能系统和直流负荷，AC/DC接口模块的一侧连接交流电网，DC/AC接口模块一侧连接交流负荷，DC/DC接口模块、AC/DC接口模块和DC/AC接口模块各自的另一侧均连接直流母线，通过直流母线实现电能管理。
能量路由器具体结构图如图2所示，图2中，PV为光伏系统，ES为储能系统。
AC/DC接口模块包括隔离变压器和与隔离变压器连接的AC/DC单元；
隔离变压器用于将来自于交流电网的低电压等级交流电进行升压，得到高电压等级交流电；
AC/DC接口单元用于将高电压等级交流电变换为高电压等级直流电。
DC/DC接口模块包括多个DC/DC接口单元，DC/DC接口单元分别与光伏系统、储能系统和直流负荷连接；
每个DC/DC接口单元包括依次连接的DC/AC单元、隔离变压器和AC/DC单元。
当DC/DC接口单元一侧连接光伏系统时，DC/AC单元与光伏系统连接，AC/DC单元与直流母线连接，具体为，DC/AC单元用于将来自于光伏系统的低电压等级直流电变换为低电压等级交流电，隔离变压器用于对低电压等级交流电进行升压，得到高电压等级交流电，AC/DC单元用于将高电压等级交流电变换为高电压等级直流电。
当DC/DC接口单元一侧连接风光储系统的储能系统时：DC/AC单元与储能系统连接，AC/DC单元与直流母线连接；储能系统在能量路由器处于并网模式下进行充电，并在能量路由器处于离网模式下进行放电。具体为：
能量路由器处于并网模式下，AC/DC单元用于将来自于直流母线的高电压等级直流电变换为高电压等级交流电，隔离变压器用于对高电压等级交流电进行降压，得到低电压等级交流电，DC/AC单元用于将低电压等级交流电变换为低电压等级直流电，并为储能系统充电；
能量路由器处于离网模式下，DC/AC单元用于将来自于储能系统的低电压等级直流电变换为低电压等级交流电，隔离变压器用于对低电压等级交流电进行升压，得到高电压等级交流电，AC/DC单元用于将高电压等级交流电变换为高电压等级直流电。
当DC/DC接口单元一侧连接直流负荷时，AC/DC单元与直流负荷连接，DC/AC单元与直流母线连接。具体为：DC/AC单元用于将来自于直流母线的高电压等级直流电变换为高电压等级交流电，隔离变压器用于对高电压等级交流电进行降压，得到低电压等级交流电，AC/DC单元用于将低电压等级交流电变换为低电压等级直流电，并为直流负荷供电。
DC/AC接口模块包括DC/AC单元和隔离变压器；
DC/AC单元用于将来自于直流母线的高电压等级直流电变换为高电压等级交流电，隔离变压器用于对高电压等级交流电进行降压，并将得到的低电压等级交流电提供给交流负荷。
本发明实施例1的隔离变压器不仅具有调压作用，还具有隔离作用，能够保证能量路由器安全稳定运行。
实施例2
本发明实施例2提供了一种充电站，如图3所示，包括能量路由器以及与能量路由器连接的储能系统、光伏系统、交流电网、交流负荷和直流负荷，充电站的具体结构图如图4所示。
能量路由器处于并网模式下(如图7所示)，能量路由器通过来自于交流电网的低电压等级交流电和来自于光伏系统的低电压等级直流电为储能系统充电，并为交流负荷和直流负荷(包括船舶、电动汽车和电动摩托车等)供电，能量路由器处于并网模式下的能量流动示意图如图5所示，能量从交流电网和光伏系统通过直流母线流向储能系统、交流负荷和直流负荷。
能量路由器处于离网模式下(如图8所示)，能量路由器通过来自于储能系统的低电压等级直流电和来自于光伏系统的低电压等级直流电为交流负荷和直流负荷供电，能量路由器处于并网模式下的能量流动示意图如图6所示，能量从储能系统和光伏系统通过直流母线流向交流负荷和直流负荷。
本发明实施例2提供的充电站能够在能量路由器处于离网模式下采用光伏和储能共同作为充电来源，且尽可能减少与交流电网的能量交互。
为了描述的方便，以上装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能量路由器，其特征在于，包括DC/DC接口模块、AC/DC接口模块、DC/AC接口模块和直流母线；
所述DC/DC接口模块一侧连接光伏系统、储能系统和直流负荷，所述AC/DC接口模块的一侧连接交流电网，所述DC/AC接口模块一侧连接交流负荷，所述DC/DC接口模块、AC/DC接口模块和DC/AC接口模块各自的另一侧均连接直流母线，通过直流母线实现电能管理。
2.根据权利要求1所述的能量路由器，其特征在于，所述AC/DC接口模块包括隔离变压器和与隔离变压器连接的AC/DC单元；
所述隔离变压器用于将来自于交流电网的低电压等级交流电进行升压，得到高电压等级交流电；
所述AC/DC接口单元用于将高电压等级交流电变换为高电压等级直流电。
3.根据权利要求2所述的能量路由器，其特征在于，所述DC/DC接口模块包括多个DC/DC接口单元，DC/DC接口单元分别与光伏系统、储能系统和直流负荷连接；
每个DC/DC接口单元包括依次连接的DC/AC单元、隔离变压器和AC/DC单元。
4.根据权利要求3所述的能量路由器，其特征在于，当所述DC/DC接口单元一侧连接光伏系统时，所述DC/AC单元与光伏系统连接，所述AC/DC单元与直流母线连接。
5.根据权利要求3所述的能量路由器，其特征在于，当所述DC/DC接口单元一侧连接风光储系统的储能系统时：
所述DC/AC单元与储能系统连接，所述AC/DC单元与直流母线连接；
所述储能系统在能量路由器处于并网模式下进行充电，并在能量路由器处于离网模式下进行放电。
6.根据权利要求3所述的能量路由器，其特征在于，当所述DC/DC接口单元一侧连接直流负荷时：
所述AC/DC单元与直流负荷连接，所述DC/AC单元与直流母线连接。
7.根据权利要求1所述的能量路由器，其特征在于，所述DC/AC接口模块包括DC/AC单元和隔离变压器；
所述DC/AC单元用于将来自于直流母线的高电压等级直流电变换为高电压等级交流电，所述隔离变压器用于对高电压等级交流电进行降压，并将得到的低电压等级交流电提供给交流负荷。
8.一种充电站，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的能量路由器以及与能量路由器连接的储能系统、光伏系统、交流电网、交流负荷和直流负荷。
9.根据权利要求8所述的充电站，其特征在于，所述能量路由器处于并网模式下，其通过来自于交流电网的低电压等级交流电和来自于光伏系统的低电压等级直流电为储能系统充电，并为交流负荷和直流负荷供电。
10.根据权利要求8所述的充电站，其特征在于，所述能量路由器处于离网模式下，其通过来自于储能系统的低电压等级直流电和来自于光伏系统的低电压等级直流电为交流负荷和直流负荷供电。
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| CN202011063952.XA CN114336626A (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 一种能量路由器及包括能量路由器的充电站 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116394783A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-07-07 | 青岛鼎信通讯科技有限公司 | 一种基于能量路由器的一体化电动汽车充电站 |
-
2020
- 2020-09-30 CN CN202011063952.XA patent/CN114336626A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116394783A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-07-07 | 青岛鼎信通讯科技有限公司 | 一种基于能量路由器的一体化电动汽车充电站 |
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