CN206223883U - 一种汽车充电桩的节能回馈型电子负载 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车充电桩的节能回馈型电子负载，包括汽车充电桩，汽车充电桩的输入端直接接至市电，汽车充电桩的输出接至升降压电路的输入端，升降压电路的输出端接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出接至三相并网逆变器的输入端，逆变模块的输出端接至三相市电电网；所述升降压电路、隔离模块以及三相并网逆变器均通过控制单元控制，控制单元通过485通讯接口连接至上位机。本实用新型使用灵活、通用性强，老化时能模拟出电池组的充电特性、让充电桩老化时更能贴近实际工作状况，效率高、成本低，能够提供无功补偿功能。

Description

一种汽车充电桩的节能回馈型电子负载

技术领域

本实用新型涉及汽车充电桩老化、测试领域，具体涉及一种汽车充电桩的节能回馈型电子负载。

背景技术

传统的汽车充电桩老化方法是利用太阳能逆变器的方式来进行老化、测试，将汽车充电桩老化时的输出功率并网逆变回电网，实现了能量的循环利用，达到了节能的目的。其结构如图1所示：图中，图中大功率光伏逆变器与隔离变压器作为汽车充电桩的负载，将汽车充电桩的输出的电能回馈到市电重复利用。

上面提到的光伏逆变器虽然实现了能量的循环利用，但是仍存在以下两个缺点：

一是无法满足汽车充电桩对高电压的要求：光伏逆变器的输入电压覆盖范围比较窄，目前光伏逆变器的输入电压范围一般在750V以下；

二是光伏逆变器无法实现模块化：原因是光伏逆变器输入无法并联，针对目前充电桩模块化趋势无法满足；

三是光伏逆变器安全性差：因为光伏逆变器本身输入与输出之间电气上是不隔离，这样在老化时会将市电的各种干扰与危险连接至充电桩的输出口,老化测试操作者更有接触市电的危险；

四是光伏逆变功率等级无法很好配合充电桩的功率等级：由于充电桩的功率等级比较宽，而光伏逆变器由于本身的缺陷，充电桩厂家只能按充电桩最大功率等级来配置负载模块，这样对小功率等级的充电桩必然造成浪费，从而导致充电桩厂家在老化测试这块的投入成本大幅提高。

五是光伏逆变器的体积大，在充电桩厂家有限的空间内，大体积的光伏逆变器的使用将受到极大限制；

六是光伏逆变器的成本较高：由于光伏逆变器本身不是为充电桩专门设计的节能老化设备，内部功能与有很多在充电桩节能老化测试上无法使用，同时光伏逆变器由于其工作环境的原因，在散热的设计上也存在很大的浪费。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使用灵活、通用性强，老化时能模拟出电池组的充电特性、让充电桩老化时更能贴近实际工作状况，效率高、成本低，能够提供无功补偿功能的汽车充电桩的节能回馈型电子负载。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种汽车充电桩的节能回馈型电子负载，包括汽车充电桩，汽车充电桩的输入端直接接至市电，汽车充电桩的输出接至升降压电路的输入端，升降压电路的输出端接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出接至三相并网逆变器的输入端，逆变模块的输出端接至三相市电电网；

所述升降压电路、隔离模块以及三相并网逆变器均通过控制单元控制，控制单元通过485通讯接口连接至上位机。

作为优选的技术方案，所述控制单元包括DSP1、DSP2以及DSP3，其分别控制升降压电路、隔离模块以及三相并网逆变器。

作为优选的技术方案，所述升降压电路包括功率管Q1、二极管D1，电感L1与电容C3、C4组成了BUCK电路，功率管Q2、二极管D2，电感L1与电容C3、C4组成了BOOST电路。

作为优选的技术方案，所述隔离模块由功率管组Q3、二极管组B1、隔离变压器T、电容组成，隔离模块输入650V的电压。

作为优选的技术方案，所述三相并网逆变器包括开关功率管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、电容C5、C6、C7、电感L2、L3、L4，开关功率管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、电容C5、C6、C7、电感L2、L3、L4组成一个三相并网逆变电路，将650V左右的高电压并网到三相市电。

本实用新型的有益效果是：（1）使用灵活、通用性强： 汽车充电桩节能回馈型电子负载是专门针对汽车充电桩设计的老化负载，其单负载的功率等级与充电桩模块完全匹配。既可以老化充电桩单模块，也可老化充电桩并联组。

（2）老化时能模拟出电池组的充电特性、让充电桩老化时更能贴近实际工作状况；

（3）高效率：由于充电桩节能回馈型电子负载省掉传统光伏逆变器回馈型电子负载的工频隔离变压器。

（4）成本低：光伏逆变器回馈型电子负载其本意使用在光伏电池组上，仅仅是软件稍作改动便直接用在充电桩老化上，内部功能有很多在充电桩节能老化测试上无法使用，同时光伏逆变器由于其工作环境的原因，在散热的设计上也存在很大的浪费。

（5）提供无功补偿功能：以消除引入充电桩及本系统对电力系统的功率因数及THD影响，降低企业用电成本（电网对企业征收电费按照PF高低存在阶梯，PF越差，电费越高）。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的系统方框图；

图2为本实用新型的系统方框图；

图3为升降压电路的电路图；

图4为隔离模块的电路图；

图5为三相并网逆变器的电路图；

图6为本实用新型的整体电路原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图2所示，包括汽车充电桩，汽车充电桩的输入端直接接至市电，汽车充电桩的输出接至升降压电路的输入端，升降压电路的输出端接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出接至三相并网逆变器的输入端，逆变模块的输出端接至三相市电电网；

升降压电路、隔离模块以及三相并网逆变器均通过控制单元控制，控制单元通过485通讯接口连接至上位机。

其中，控制单元包括DSP1、DSP2以及DSP3，其分别控制升降压电路、隔离模块以及三相并网逆变器。

如图3所示，升降压电路包括功率管Q1、二极管D1，电感L1与电容C3、C4组成了BUCK电路，功率管Q2、二极管D2，电感L1与电容C3、C4组成了BOOST电路，该电路即可升压也可降压，当输入电压低于一定电压时，BOOST电路工作，当输入电压高于一定电压时，BUCK电路工作.同时BUCK电路同时起软启动的作用。

升降压电路的输入端的作用：一是保证输入电压在200V~1200V其输出电压保持不变；二是升降压电路的输入端具备CC与CV两种工作模式；三是起软启动作用，保证在高电压输入情况下，保证启动时没有冲击电流；四是无论在CC或CV工作模式，都必须具备均流功能，以保证该回馈式负载能够并联使用；五是升降压电路具备模拟电池的充放电特性，是汽车充电桩老化时更能体现真实情况。

如图4所示，隔离模块由功率管组Q3、二极管组B1、隔离变压器T、电容组成，隔离模块输入650V的电压，以便后级的三相并网逆变部分使用。

如图5所示，三相并网逆变器包括开关功率管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、电容C5、C6、C7、电感L2、L3、L4，开关功率管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、电容C5、C6、C7、电感L2、L3、L4组成一个三相并网逆变电路，将650V左右的高电压并网到三相市电，以实现功率循环利用。

如图6所示，汽车充电桩大功率电源的引入，PFC控制变得异常重要，但是，即使单模块功率因数做到很高，随着并联设备增多过后，必将加大整个电力系统无功功率。无功功率会增大传输线路负荷、增加电能传输过程中的线路损耗。传统做法是增加无功补偿系统，由电感、电容组成，手动或自动切入，以抵消电力系统中的无功功率，成本极高。并网无功补偿技术，不增加额外硬件成本：

调整并网电流相位，达到无功补偿目的。在系统余量足够情况下，不仅可以抵消充电桩+老化系统造成的无功功率，甚至可以大幅度减少企业整个电力系统的无功补偿装置投入。

本实用新型的有益效果是：（1）使用灵活、通用性强： 汽车充电桩节能回馈型电子负载是专门针对汽车充电桩设计的老化负载，其单负载的功率等级与充电桩模块完全匹配。既可以老化充电桩单模块，也可老化充电桩并联组。

（2）老化时能模拟出电池组的充电特性、让充电桩老化时更能贴近实际工作状况；

（3）高效率：由于充电桩节能回馈型电子负载省掉传统光伏逆变器回馈型电子负载的工频隔离变压器。

（4）成本低：光伏逆变器回馈型电子负载其本意使用在光伏电池组上，仅仅是软件稍作改动便直接用在充电桩老化上，内部功能有很多在充电桩节能老化测试上无法使用，同时光伏逆变器由于其工作环境的原因，在散热的设计上也存在很大的浪费。

（5）提供无功补偿功能：以消除引入充电桩及本系统对电力系统的功率因数及THD影响，降低企业用电成本（电网对企业征收电费按照PF高低存在阶梯，PF越差，电费越高）。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种汽车充电桩的节能回馈型电子负载，其特征在于：包括汽车充电桩，汽车充电桩的输入端直接接至市电，汽车充电桩的输出接至升降压电路的输入端，升降压电路的输出端接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出接至三相并网逆变器的输入端，逆变模块的输出端接至三相市电电网；

所述升降压电路、隔离模块以及三相并网逆变器均通过控制单元控制，控制单元通过485通讯接口连接至上位机。

2.如权利要求1所述的汽车充电桩的节能回馈型电子负载，其特征在于：所述控制单元包括DSP1、DSP2以及DSP3，其分别控制升降压电路、隔离模块以及三相并网逆变器。

3.如权利要求1所述的汽车充电桩的节能回馈型电子负载，其特征在于：所述升降压电路包括功率管Q1、二极管D1，电感L1与电容C3、C4组成了BUCK电路，功率管Q2、二极管D2，电感L1与电容C3、C4组成了BOOST电路。

4.如权利要求1所述的汽车充电桩的节能回馈型电子负载，其特征在于：所述隔离模块由功率管组Q3、二极管组B1、隔离变压器T、电容组成，隔离模块输入650V的电压。

5.如权利要求1所述的汽车充电桩的节能回馈型电子负载，其特征在于：所述三相并网逆变器包括开关功率管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、电容C5、C6、C7、电感L2、L3、L4，开关功率管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、电容C5、C6、C7、电感L2、L3、L4组成一个三相并网逆变电路，将650V左右的高电压并网到三相市电。