CN111231713A - 一种电动汽车充放电***及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充放电***及控制方法，属于电气控制技术领域，***包括：直流发电模块、直流母线、多组电动汽车蓄电池、能量缓冲模块、交流负载模块、控制模块；方法包括：步骤S1，是否能够同时满***流负载模块和蓄电池消耗的电能；步骤S2，是否还存在多余电能；步骤S3，将多余电能传输至交流电网；步骤S4，判断交流电网是否可用，步骤S5，是否满足多组电动汽车蓄电池所消耗电能；步骤S6，是否能够满***流负载模块所消耗的电能；有益效果是：降低了直流微电网中因多次能量转换带来的损耗，提高了整体***的传输效率。

Description

一种电动汽车充放电***及控制方法
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种基于直流微电网的电动汽车充放电***及控制方法。
背景技术
微电网也称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电***。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。微电网技术代表了未来分布式能源供应***发展趋势，是未来智能配用电***的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。而随着微电网的不断发展，交流微电网存在的不足越发明显，这就促进了直流微电网的研究与发展。直流微电网不需要对电压的相位和频率进行跟踪，更加适合微源与负载的接入。与此同时，随着数字社会的发展，诸如电动汽车、变频设备、LED照明灯、信息设备等直流负荷占总负荷的比例日益增加，多次的AC/DC、DC/AC变换会增加不必要的能源消耗，直流微电网就变得更加重要起来。
在当前节能减排的大环境下边，随着电动汽车的保有量增多和电池容量增加，大量的电动汽车同时接入电网时可能对电网造成冲击，然而如果能合理的利用电动汽车的储能功能，在低成本、非高峰时段为电动汽车充电，而后在高峰时期将多余的电力返送给电网，不仅能为电网进行削峰填谷，还能降低电动汽车的用电成本，同时由于电动汽车用动力电池价格高昂，频繁的充放电会对动力电池的寿命造成影响，需要通过合理的充放电控制策略来控制减少动力电池的充放电次数。因此，现阶段急需一种基于直流微电网的电动汽车充放电***及控制方法。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于直流微电网的电动汽车充放电***及控制方法，通过能量缓冲模块使得母线电压稳定的同时，连接的交流负载也能够持续稳定的接收优质的能量，同时通过相应的控制方法使得当直流发电模块不足以供给电动汽车蓄电池及交流负载时，通过增加旁路使得交流负载直接使用交流电网中的交流电，降低了直流微电网中因多次能量转换带来的损耗，提高了整体***的传输效率。
上述技术方案具体包括：
一种基于直流微电网的电动汽车充放电***，其中包括：
直流发电模块，用于为所述充放电***提供电力；
直流母线，所述直流发电模块通过单向DC/DC变换器与所述直流母线相连接；
多组电动汽车蓄电池，每组电动汽车蓄电池通过一双向DC/DC变换器与所述直流母线相连接；
能量缓冲模块，连接所述直流母线，用于维持所述直流母线上电压的稳定；
交流母线，通过一双向AC/DC变换器与所述直流母线相连接，用于连接交流电网；
切换开关，所述切换开关包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述交流母线，所述第二输入端通过一单向DC/AC变换器与所述直流母线相连接；
交流负载模块，所述切换开关还包括一输出端，所述交流负载模块连接所述输出端；
控制模块，分别与所述切换开关、所述双向DC/DC变换器和所述双向AC/DC变换器通信连接，用于采集所述交流母线、所述直流母线和所述电动汽车蓄电池状态信息，并根据所述状态信息控制所述切换开关、所述双向DC/DC变换器和所述双向AC/DC变换器的工作状态的切换。
优选地，其中，所述能量缓冲模块为电容，所述电容并联于所述直流母线上。
优选地，其中，按照以下公式确定所述电容的电容值：
Figure BDA0002429564580000031
其中，
C用于表示电容值；
P用于表示所述交流负载模块的功率值；
Vdc用于表示所述直流母线上的电压值；
ΔVdc用于表示所述直流母线上允许的电压波动值；
ω＝2πf，其中f用于表示交流负载模块的交流工作频率。
优选地，其中，所述直流发电模块包括：光伏电池板发电单元，和/或风机发电单元，和或燃气轮机发电单元。
优选地，其中，所述切换开关为静态开关。
优选地，其中，还包括一并网开关，所述并网开关连接于所述交流母线和所述双向AC/DC变换器之间。
优选地，其中，所述第一输入端通过所述并网开关与所述交流母线相连接。
优选地，其中，所述单向DC/DC变换器带有最大功率点跟踪功能。
一种基于直流微电网的电动汽车充放电***的控制方法，应用于如上所述的电动汽车充放电***，其特征在于，包括：
步骤S1，判断所述直流发电模块所发电能是否能够同时满足所述交流负载模块和所述多组电动汽车蓄电池所消耗的电能：
若是，则转向步骤S2；
若否，则转向步骤S4；
步骤S2，由所述直流发电模块向所述交流负载模块和所述多组电动汽车蓄电池提供电能，并判断所述直流发电模块是否还存在多余电能：
若是，则转向步骤S3；
若否，则返回步骤S1；
步骤S3，所述控制模块采集所述交流母线状态信息，并在符合预设条件时通过切换所述双向AC/DC变换器传输方向方式将所述多余电能传输至所述交流电网，随后返回步骤S1；
步骤S4，判断所述交流电网是否可用，若是，则由所述交流电网通过所述交流母线为所述交流负载模块提供电能，随后转向步骤S5；
若否，则转向步骤S6；
步骤S5，判断所述直流发电模块所发电能是否能够满足所述多组电动汽车蓄电池所消耗电能：
若是，则由所述直流发电模块向所述多组电动汽车蓄电池提供电能，随后返回步骤S1；
若否，则由所述交流电网与所述直流发电模块共同为所述电动汽车蓄电池提供电能，随后返回步骤S1；
步骤S6，判断所述直流发电模块所发电能是否能够满足所述交流负载模块所消耗的电能，若是，则由所述直流发电模块单独为所述交流负载模块提供电能，随后返回步骤S1；
若否，由所述多组电动汽车蓄电池和所述直流发电模块共同为所述交流负载模块提供电能，随后返回步骤S1。
优选地，其中，所述步骤S6中，于所述多组电动汽车蓄电池向所述交流负载模块提供电能前，依次判断每组所述电动汽车蓄电池是否获得放电授权，并由获得授权的所述电动车蓄电池向所述交流负载模块提供电能。
上述技术方案的有益效果在于：
提供一种基于直流微电网的电动汽车充放电***及控制方法，通过能量缓冲模块使得母线电压稳定的同时，连接的交流负载也能够持续稳定的接收优质的能量，同时通过相应的控制方法使得当直流发电模块不足以供给电动汽车蓄电池及交流负载时，通过增加旁路使得交流负载直接使用交流电网中的交流电，降低了直流微电网中因多次能量转换带来的损耗，提高了整体***的传输效率。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例中，一种基于直流微电网的电动汽车充放电***的结构示意图；
图2-7是本发明的较佳实施例中，一种基于直流微电网的电动汽车充放电***中能量流动的示意图。
上述附图中附图标记表示说明：
直流发电模块(1)，直流母线(2)，电动汽车蓄电池(3)，能量缓冲模块(4)，交流母线(5)，切换开关(6)，交流负载模块(7)，控制模块(8)，并网开关(9)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种基于直流微电网的电动汽车充放电***，如图1所示，其中包括：
直流发电模块1，用于为充放电***提供电力；
直流母线2，直流发电模块1通过单向DC/DC变换器与直流母线2相连接；
多组电动汽车蓄电池3，每组电动汽车蓄电池3通过一双向DC/DC变换器与直流母线2相连接；
能量缓冲模块4，连接直流母线2，用于维持直流母线2上电压的稳定；
交流母线5，通过一双向AC/DC变换器与直流母线2相连接，用于连接交流电网；
切换开关6，切换开关6包括第一输入端和第二输入端，第一输入端连接交流母线5，第二输入端通过一单向DC/AC变换器与直流母线2相连接；
交流负载模块7，切换开关6还包括一输出端，交流负载模块7连接输出端；
控制模块8，分别与切换开关6、双向DC/DC变换器和双向AC/DC变换器通信连接，用于采集交流母线5、直流母线2和电动汽车蓄电池3状态信息，并根据状态信息控制切换开关6、双向DC/DC变换器和双向AC/DC变换器的工作状态的切换。
作为优选的实施方式，本发明针对传统交流微电网架构下的电动汽车充放电***存在的电网冲击、能量损耗大、电池循环寿命低、***可靠性低等问题，提出了一种新的解决方案和运行策略。具体的，在本***中，控制模块8通过总线通信的方式与切换开关6、双向DC/DC变换器以及双向AC/DC变换器通信连接，进行信息的交互。底层控制没有集中的控制器，不需要相互通信，***中任一模块根据直流母线2电压平滑切换其接口变换器(即双向AC/DC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器等)的控制模式，主动参与直流母线2电压调节，保证***功率的合理分配，降低了成本，提高了可靠性。
具体的，在本实施例中，通过增加一切换开关6，使得交流负荷模块即可以通过单向DC/AC变换器使用直流发电模块1产生的直流电，也可直接通过旁路使用交流电网中的交流电，通过控制模块8的调度实现功能之间的切换，降低直流微电网中因多次直流和交流的转换带来的能量损耗；同时，由于交流负载模块7在接入直流微电网中时需考虑增加微源后造成的输入与输出瞬时功率的不匹配问题，本专利中在直流母线2上并联一个能量缓冲模块4，实现输入输出功率的匹配解耦，保证输出的交流电不发生畸变以及防止电压波动对***造成的不利影响。***运行过程中，通过控制模块8与双向DC/DC转换器的连接来接收电动汽车发出的信号，确认电动汽车的放电状态，一般情况下电动汽车仅进行充电，只有在特殊情况即交流电网断电且直流发电模块1不足的情况下，才可通过电动汽车内储能电池为直流微电网内交流负载供电，从而避免电动汽车内的储能电池频繁的充放电，降低电池的使用寿命。
在本发明的一个具体实施例中，交流电网为市电电网，直流发电模块1为光伏发电、风力发电、燃气轮机发电等清洁环保发电源，或者是几种分布式发电源的组合。
在本发明的较佳实施例中，能量缓冲模块4为电容，电容并联于直流母线2上。
在本发明的较佳实施例中，按照以下公式确定电容的电容值：
Figure BDA0002429564580000081
其中，
C用于表示电容值；
P用于表示交流负载模块7的功率值；
Vdc用于表示直流母线2上的电压值；
ΔVdc用于表示直流母线2上允许的电压波动值；
ω＝2πf，其中f用于表示交流负载模块7的交流工作频率。
具体的，在本实施例中，为了维持直流母线2的电压稳定，将电容单元作为能量缓冲模块4，根据允许的电压波动范围确定其数值大小，因电容具有储存电场能量的功能，因此在直流母线2上并联一个合适容量的电解电容，可实现输入输出功率的匹配解耦。为了保证输出的交流电不发生畸变以及防止电压波动对***造成的不利影响，电容电压即直流母线2电压波动需要控制在一定的范围以内，并以此设计能量缓冲模块4参数。
具体设计方案如下：
电容能量波动的最大值：
Figure BDA0002429564580000082
其中，P为交流负载端的功率，ω为角速度，即ω＝2πf＝314rad/s，电容在电压最高点处，提供的能量最大，即电容提供的最大电压为
Figure BDA0002429564580000091
其中，C为电容值，Umax为母线电压的最高值，电容在电压最低点处，提供的能量最小，即电容提供的最小电压为
Figure BDA0002429564580000092
其中，Umin为母线电压的最低值，可得
Emax-Emin＝ΔEmax
即
Figure BDA0002429564580000093
其中，Vdc与ΔVdc分别为当前直流母线2电压及允许的直流母线2电压波动，推导可得
Figure BDA0002429564580000094
在计算电容值的时候，需考虑最极限条件，即交流电网、直流发电模块及电动汽车蓄电池一起为交流负载供电，从而求得所需的能量缓冲模块4参数。
在本发明的较佳实施例中，直流发电模块1包括：光伏电池板发电单元，和/或风机发电单元，和或燃气轮机发电单元。
在本发明的较佳实施例中，切换开关6为静态开关。
在本发明的较佳实施例中，还包括一并网开关9，并网开关9连接于交流母线5和双向AC/DC变换器之间。
在本发明的较佳实施例中，第一输入端通过并网开关9与交流母线5相连接。
在本发明的较佳实施例中，单向DC/DC变换器带有最大功率点跟踪功能。
一种基于直流微电网的电动汽车充放电***的控制方法，应用于上述的电动汽车充放电***，其特征在于，包括：
步骤S1，判断直流发电模块1所发电能是否能够同时满***流负载模块7和多组电动汽车蓄电池3所消耗的电能：
若是，则转向步骤S2；
若否，则转向步骤S4；
步骤S2，由直流发电模块1向交流负载模块7和多组电动汽车蓄电池3提供电能，并判断直流发电模块1是否还存在多余电能：
若是，则转向步骤S3；
若否，则返回步骤S1；
步骤S3，控制模块8采集交流母线5状态信息，并在符合预设条件时通过切换双向AC/DC变换器传输方向方式将多余电能传输至交流电网，随后返回步骤S1；
步骤S4，判断交流电网是否可用，若是，则由交流电网通过交流母线5为交流负载模块7提供电能，随后转向步骤S5；
若否，则转向步骤S6；
步骤S5，判断直流发电模块1所发电能是否能够满足多组电动汽车蓄电池3所消耗电能：
若是，则由直流发电模块1向多组电动汽车蓄电池3提供电能，随后返回步骤S1；
若否，则由交流电网与直流发电模块1共同为电动汽车蓄电池3提供电能，随后返回步骤S1；
步骤S6，判断直流发电模块1所发电能是否能够满***流负载模块7所消耗的电能，若是，则由直流发电模块1单独为交流负载模块7提供电能，随后返回步骤S1；
若否，由多组电动汽车蓄电池3和直流发电模块1共同为交流负载模块7提供电能，随后返回步骤S1。
在本发明的较佳实施例中，步骤S6中，于多组电动汽车蓄电池3向交流负载模块7提供电能前，依次判断每组电动汽车蓄电池3是否获得放电授权，并由获得授权的电动车蓄电池向交流负载模块7提供电能。
作为优选的实施方式，在实际运行过程中，底层控制以直流母线2电压信号作为调度信号，不依赖于任何通信信息，实现对微源接口变换器的控制。微电网中存在多种微源和负载，因此需要首先明确多种微源的优先级，在本专利中的基本设定为直流发电模块1＞交流电网＞电动汽车蓄电池3储能；
具体的，直流微电网中的能量流动分多种情形：
情形一，在能量缓冲模块4的作用下，直流发电模块1所发出的电能够同时满***流负载模块7及电动汽车蓄电池3的供电时，直流母线2电压能够稳定在一定的范围内，将该范围的最高值标注为Uh1，最低值标注为Ul1，直流母线2电压为U，即当Ul1<U<Uh1时，能量流动的方向如图2所示，直流发电模块1发出的直流电通过带有MPPT(最大功率点跟踪)功能的单向DC/DC变换器将变化的直流电转化为稳定的直流电，再通过直流母线2为电动汽车蓄电池3及交流负载模块7供电，其中，与交流负载模块7相连的是单向DC/AC变换器，与电动汽车蓄电池3相连的是双向DC/DC变换器，根据获取的各电动汽车蓄电池3的SOC(电荷状态)来控制其充电状态，若电动汽车蓄电池3已充满，则不再继续充电。
情形二，当直流发电模块1所发出的电量较多，超过电动汽车蓄电池3及交流负载模块7所需要的电量之后，直流母线2电压逐渐升高，超过Uh1之后，控制模块8接收到信息后通知交流电网端的双向AC/DC变换器，此时直流微电网可向交流电网传输电量，交流电网端可选择接收该能量。当交流电网端接收该能量时，单向DC/DC变换器继续采用MPPT模式工作，将直流发电模块1所发出的最大电量传输给微电网，此时由双向DC/AC变换器维持直流母线2电压的稳定，能量流动的方向如图3所示。
情形三，当交流电网端拒绝接收直流微电网传输的能量时，直流母线2电压则继续升高，当电压升高至Uh2后，与直流发电模块1相连的单向DC/DC转换为恒电压工作模式，维持直流母线2电压的稳定，能量流动的方向如图4所示。
情形四，当直流发电模块1所发出的电量较少，不能同时满足电动汽车蓄电池3充电及交流负载模块7所需的电量之后，直流母线2电压逐渐降低，低于Ul1之后，控制模块8接收到信息后通知切换开关6进行切换，此时交流负载模块7由交流电网直接供电，直流发电模块1所发出的电足够电动汽车蓄电池3充电的需求，能量流动的方向如图5所示。
情形五，当直流发电模块1所发出的电量再逐渐减少，或者电动汽车的数量增多，导致直流发电模块1所发出的电不能满足电动汽车蓄电池3充电所需的电量之后，直流母线2电压再次降低，至低于Ul2之后，控制模块8接收到信息后通知与交流母线5相连的双向AC/DC变换器，此时由交流电网及直流发电模块1同时为电动汽车蓄电池3供电，能量流动的方向如图6所示。
情形六，特殊情况如交流电网断电且直流发电模块1不足以维持交流负载模块7的供电时，控制模块8接收到信息后，通知电动汽车的车主，此时电动汽车可作为电源端通过双向DC/DC变换器向交流负载模块7供电，能量流动的方向如图7所示。
上述技术方案的有益效果在于：
提供一种基于直流微电网的电动汽车充放电***及控制方法，通过能量缓冲模块使得母线电压稳定的同时，连接的交流负载也能够持续稳定的接收优质的能量，同时通过相应的控制方法使得当直流发电模块不足以供给电动汽车蓄电池及交流负载时，通过增加旁路使得交流负载直接使用交流电网中的交流电，降低了直流微电网中因多次能量转换带来的损耗，提高了整体***的传输效率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，包括：
直流发电模块，用于为所述充放电***提供电力；
直流母线，所述直流发电模块通过单向DC/DC变换器与所述直流母线相连接；
多组电动汽车蓄电池，每组电动汽车蓄电池通过一双向DC/DC变换器与所述直流母线相连接；
能量缓冲模块，连接所述直流母线，用于维持所述直流母线上电压的稳定；
交流母线，通过一双向AC/DC变换器与所述直流母线相连接，用于连接交流电网；
切换开关，所述切换开关包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述交流母线，所述第二输入端通过一单向DC/AC变换器与所述直流母线相连接；
交流负载模块，所述切换开关还包括一输出端，所述交流负载模块连接所述输出端；
控制模块，分别与所述切换开关、所述双向DC/DC变换器和所述双向AC/DC变换器通信连接，用于采集所述交流母线、所述直流母线和所述电动汽车蓄电池状态信息，并根据所述状态信息控制所述切换开关、所述双向DC/DC变换器和所述双向AC/DC变换器的工作状态的切换。
2.根据权利要求1所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，所述能量缓冲模块为电容，所述电容并联于所述直流母线上。
3.根据权利要求2所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，按照以下公式确定所述电容的电容值：
Figure FDA0002429564570000011
其中，
C用于表示电容值；
P用于表示所述交流负载模块的功率值；
Vdc用于表示所述直流母线上的电压值；
ΔVdc用于表示所述直流母线上允许的电压波动值；
ω＝2πf，其中f用于表示交流负载模块的交流工作频率。
4.根据权利要求1所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，所述直流发电模块包括：光伏电池板发电单元，和/或风机发电单元，和或燃气轮机发电单元。
5.根据权利要求1所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，所述切换开关为静态开关。
6.根据权利要求1所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，还包括一并网开关，所述并网开关连接于所述交流母线和所述双向AC/DC变换器之间。
7.根据权利要求6所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，所述第一输入端通过所述并网开关与所述交流母线相连接。
8.根据权利要求1所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***，其特征在于，所述单向DC/DC变换器带有最大功率点跟踪功能。
9.一种基于直流微电网的电动汽车充放电***的控制方法，应用于如权利要求1-8任意一项所述的电动汽车充放电***，其特征在于，包括：
步骤S1，判断所述直流发电模块所发电能是否能够同时满足所述交流负载模块和所述多组电动汽车蓄电池所消耗的电能：
若是，则转向步骤S2；
若否，则转向步骤S4；
步骤S2，由所述直流发电模块向所述交流负载模块和所述多组电动汽车蓄电池提供电能，并判断所述直流发电模块是否还存在多余电能：
若是，则转向步骤S3；
若否，则返回步骤S1；
步骤S3，所述控制模块采集所述交流母线状态信息，并在符合预设条件时通过切换所述双向AC/DC变换器传输方向方式将所述多余电能传输至所述交流电网，随后返回步骤S1；
步骤S4，判断所述交流电网是否可用，若是，则由所述交流电网通过所述交流母线为所述交流负载模块提供电能，随后转向步骤S5；
若否，则转向步骤S6；
步骤S5，判断所述直流发电模块所发电能是否能够满足所述多组电动汽车蓄电池所消耗电能：
若是，则由所述直流发电模块向所述多组电动汽车蓄电池提供电能，随后返回步骤S1；
若否，则由所述交流电网与所述直流发电模块共同为所述电动汽车蓄电池提供电能，随后返回步骤S1；
步骤S6，判断所述直流发电模块所发电能是否能够满足所述交流负载模块所消耗的电能，若是，则由所述直流发电模块单独为所述交流负载模块提供电能，随后返回步骤S1；
若否，由所述多组电动汽车蓄电池和所述直流发电模块共同为所述交流负载模块提供电能，随后返回步骤S1。
10.根据权利要求9所述的基于直流微电网的电动汽车充放电***的控制方法，其特征在于，所述步骤S6中，于所述多组电动汽车蓄电池向所述交流负载模块提供电能前，依次判断每组所述电动汽车蓄电池是否获得放电授权，并由获得授权的所述电动车蓄电池向所述交流负载模块提供电能。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112600231A (zh) * 2020-12-26 2021-04-02 南方电网科学研究院有限责任公司 面向电动汽车的直流微电网***及其控制方法
CN114290922A (zh) * 2021-11-25 2022-04-08 华为数字能源技术有限公司 一种充电模块及充电***
WO2022147995A1 (zh) * 2021-01-08 2022-07-14 珠海格力电器股份有限公司 一种电压调节方法、装置及多元供电***

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110140520A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 Sung-Im Lee Energy storage system and method of controlling the same
CN104319816A (zh) * 2014-11-17 2015-01-28 合肥工业大学 一种光储交直流混合微电网***及其控制方法
CN104333036A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 国家电网公司 一种多源协调控制***
CN104682443A (zh) * 2015-03-26 2015-06-03 厦门大学 一种基于光伏发电功能的v2g***
CN105762803A (zh) * 2016-04-20 2016-07-13 三峡大学 一种含有重要负荷的新能源与电动汽车接入的城市直流配电***
CN106712091A (zh) * 2017-01-20 2017-05-24 厦门大学 新型直交流混合微电网***及其控制策略
CN110034557A (zh) * 2019-04-04 2019-07-19 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种海洋锚泊浮台用能源供给***及控制方法
CN110829433A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 青岛特锐德高压设备有限公司 一种新型电能交互***

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110140520A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 Sung-Im Lee Energy storage system and method of controlling the same
CN104333036A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 国家电网公司 一种多源协调控制***
CN104319816A (zh) * 2014-11-17 2015-01-28 合肥工业大学 一种光储交直流混合微电网***及其控制方法
CN104682443A (zh) * 2015-03-26 2015-06-03 厦门大学 一种基于光伏发电功能的v2g***
CN105762803A (zh) * 2016-04-20 2016-07-13 三峡大学 一种含有重要负荷的新能源与电动汽车接入的城市直流配电***
CN106712091A (zh) * 2017-01-20 2017-05-24 厦门大学 新型直交流混合微电网***及其控制策略
CN110034557A (zh) * 2019-04-04 2019-07-19 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种海洋锚泊浮台用能源供给***及控制方法
CN110829433A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 青岛特锐德高压设备有限公司 一种新型电能交互***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈颖: "《直交流混合微电网关键技术研究与工程应用》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112600231A (zh) * 2020-12-26 2021-04-02 南方电网科学研究院有限责任公司 面向电动汽车的直流微电网***及其控制方法
CN112600231B (zh) * 2020-12-26 2023-08-15 南方电网科学研究院有限责任公司 面向电动汽车的直流微电网***及其控制方法
WO2022147995A1 (zh) * 2021-01-08 2022-07-14 珠海格力电器股份有限公司 一种电压调节方法、装置及多元供电***
CN114290922A (zh) * 2021-11-25 2022-04-08 华为数字能源技术有限公司 一种充电模块及充电***
CN114290922B (zh) * 2021-11-25 2023-12-08 华为数字能源技术有限公司 一种充电模块及充电***

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