CN115402139A - 风光储备式igbt可逆型直流快速充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，包括：风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置及控制装置，风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置分别与直流电流传感器的输入端电连接，直流电流传感器的输出端与三相四线矢量逆变器电连接，三相四线矢量逆变器和电网电源输入装置的输出端与组合开关装置电连接，组合开关装置用于输出直流高压充电电源。本申请可以从进行多方面的能源整合、满足800A甚至更高的电流输出、可以实现在偏远地区都能进行快速充电、减轻国家电网的能源负担的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩。
背景技术
随着全球性能源紧缺，新能源汽车的崛起，电动汽车充电并没有跟上时代的步伐。从根本意义上来讲电动汽车面临着几大难点。如何加快充电的速度，这样就要求电池能承受比自身放电电流大几倍的充电电流，虽然目前已经能将电池做到6倍电流充电，但就需要能提供这么大电流的充电桩。按平均标准新能源汽车电池电压约300-400V，容量50KW/H来算将一台新能源汽车从0-100%需要400V125A电流充电一小时，虽然电池不可能从0开始但是也需要不到1小时的时间，那么如果按电池的6倍电流（400V750A）充电充满一台新能源汽车所需的时间将缩小至10分钟。
然而，现有的充电桩只能由国家电网进行供电，这样就限制了快速充电桩的使用环境，使得快速充电桩的局限性较大，另外现有的充电桩只能依赖国家电网，因此其也增加了国家电网的能源负担，形成了强烈的依赖性。
发明内容
本申请提供了一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，用以解决如何从进行多方面的能源整合、满足800A甚至更高的电流输出以及如何实现在偏远地区都能进行快速充电、减轻国家电网的能源负担的技术问题。
本申请提供了一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，包括：
一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，包括：风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置及控制装置，
所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置的输出端分别与所述直流电流传感器的输入端电连接，所述直流电流传感器的输出端与所述三相四线矢量逆变器电连接，所述三相四线矢量逆变器和所述电网电源输入装置的输出端与所述组合开关装置电连接，所述组合开关装置用于输出直流高压充电电源，所述控制装置分别与所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置电连接；
所述三相四线矢量逆变器包括顺序连接的IGBT三相四线逆变桥、三相四线低通滤波器、三相电流传感器及三相电压传感器，所述IGBT三相四线逆变桥的输入端与所述直流电流传感器的输出端电连接，所述三相电压传感器的输出端与所述组合开关装置电连接。
可选地，所述风力电源输入装置包括整流单元、PFC-DC升压单元及第一DCDC隔离一级直流单元，所述整流单元的输入端接入风力电源，所述整流单元的输出端依次顺序经所述PFC-DC升压单元、所述第一DCDC隔离一级直流单元输出隔离后的直流电源。
可选地，所述PFC-DC升压单元还直接为充电桩的直流母线供电。
可选地，所述光伏电源输入装置包括光伏MPPT控制单元、PFC-BOOST升压单元及第二DCDC隔离一级直流单元，所述光伏MPPT控制单元的输入端接入光伏电源，所述光伏MPPT控制单元的输出端依次顺序经所述PFC-BOOST升压单元、第二DCDC隔离一级直流单元输出隔离后的直流电源。
可选地，所述PFC-BOOST升压单元还直接为充电桩的直流母线供电。
可选地，所述储备电池输入装置包括整流模块、PFC-DC升压模块及第一DCDC隔离一级直流模块，所述整流模块的输入端接入电网电源，所述整流模块的输出端依次顺序经所述PFC-DC升压模块、所述第一DCDC隔离一级直流模块输出隔离后的直流电源。
可选地，所述PFC-DC升压模块还与所述控制装置电连接。
可选地，所述电网电源输入装置包括电池管理模块、PFC-BOOST升压模块及第二DCDC隔离一级直流模块，所述电池管理模块的输入端接入储备电池，所述电池管理模块的输出端依次顺序经所述PFC-BOOST升压模块、第二DCDC隔离一级直流模块输出隔离后的直流电源。
可选地，所述PFC-BOOST升压模块还与所述控制装置电连接，所述PFC-BOOST升压模块还直接为充电桩的直流母线供电。
可选地，所述控制装置包括中央控制单元、MCU处理单元、无线传输单元及显示单元，所述中央控制单元分别与所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置电连接，所述中央控制单元还与所述MCU处理单元电连接，所述MCU处理单元分别与所述无线传输单元及显示单元电连接。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
1、本申请中提供的一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，通过设置风力、光伏、电网及储备电池的电源输入选择，其可以实现了多能源之间的转换，在光能风能充足的情况下切断了市电的输入并由光能风能全面供电减少了对市电的依赖，当风能光能不足的情况下由储备式电池提供能源，当风能光能储能都不足的情况下才由市电提供能源，并且相互之间协调工作，达到能源利用最大化。本发明可以进行多方面的能源整合，满足800A甚至更高的电流输出，并且实现在偏远地区都能进行快速充电、减轻国家电网的能源负担。
2、本发明在风光能充足的情况下，逆变三相四线交流电给用户或能源站工作使用，并且给储备式电池充电。当有新能源汽车充电时，风光能直接给汽车充电；当夜晚时储备式电池工作将电池能源提供成三相交流电给能源站工作，并且提供直流为充电桩工作。这样不仅解决了新能源汽车废旧电池退役处理的问题，即将新能源汽车废旧电池进行二次利用制作成储备式电池，还解决了充电桩对减轻国家电网的能源负担。
3、本发明通过在三相四线矢量逆变器设置IGBT三相四线逆变桥，相比于传统的MOS管并联式的提高电流方式，采用IGBT三相四线逆变桥的方式则可以使得导通响应更快、同步性更好；而且相比于传统的MOS管串联式的提高电压方式，采用IGBT三相四线逆变桥则可以有效降低单一管子的影响，使得故障率更低，驱动方式更简单，同时IGBT不仅能做到高电压大电流，而且体积也比采用MOS管连接方式要小。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一实施方式的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩的原理框图；
图2为图1所示的风力电源输入装置的原理框图；
图3为图1所示的光伏电源输入装置的原理框图；
图4为图1所示的储备电池输入装置的原理框图；
图5为图1所示的电网电源输入装置的原理框图；
图6为图1所示的控制装置的原理框图；
图7为图1所示的光伏电源输入装置及电网电源输入装置的电路图；
图8为图1所示的风力电源输入装置及储备电池输入装置的电路图；
图9为图1所示的PFC驱动波形图（一）；
图10为图1所示的PFC驱动波形图（二）；
图11为图1所示的三相四线矢量逆变器的电路图；
图12为图1所示的移相驱动波形图；
图13为图1所示的三相H桥逆变组的电路图；
图14为图1所示的正弦波(a)及相位差(b)的电路图；
图15为图1所示的DSP-MCU驱动组的电路图；
图16为图1所示的三相驱动波形；
图17为图1所示的DSP-MCU驱动电源组的电路图；
图18为图1所示的DC/DC直流功率模块的电路图；
图19为图1所示的组合开关装置的原理框图；
图20为图1所示的功率分配单元的原理框图。
具体实施方式
本申请实施例公开了提供了一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩。
这是一种结合《可利用二次回收新能源汽车旧电池，光伏发电，风力发电，国家电网》四***合一可逆变输出的多功能直流快速充电桩（站），简称（风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩），它在国家电网大功率输送无法到达的地方可实现能源逆变三相四线交流输出，同时可直变200-1000V（0-800A）直流电压输出，实现在偏远地区依靠光伏风能和储备电池对新能源汽车快速充电的目地。
在当前环境下，新能源汽车得到大力的发展，电动汽车的需求迅速增长，随着电动汽车的电池容量越来越大，续航能力越来越长，国家对于新能源汽车充电出台新的政策，要求充电的时间短，充电容量大，那么超快速充电必须跟得上时代的脚步。在大基建的政策下充电设施建设如火如荼，正在努力解决新能源汽车充电难的问题；同时新能源汽车的电池技术不断提高市场已有6C电池可达到自身容量的6倍电流充电。那么风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩将体现具大的优势。
目前市场主流的充电桩主要的能源还是依靠国家电网供电，但是这带来局限性因为中国的高速公路穿山越岭在很多偏远的山区地方大功率电网是无法到达的因此无法实现大功率直流快充，再加上新能源汽车电池退役回收和处理退役电池成为了各生产厂商非常头痛的问题，中国西北部日照充足，中国南部风能充足并且MW级别的风力发电***二次电压为690V很适合IGBT直流快速充电桩使用。那么风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩利用了这些优点组成了一套***，当风光能充足的情况下逆变三相四线交流电给用户或能源站工作使用并且给储备式电池充电，当有新能源汽车充电时风光能直接给汽车充电，当夜晚时储备式电池工作将电池能源提供成三相交流电给能源站工作，并且提供直流为充电桩工作。这样不但解决了新能源汽车旧电池退役处理的问题将其进行二次利用制作成储备式电池，还解决了充电桩对减轻国家电网的能源负担。
这是一种采用IGBT多电源合成型的直流快速充电桩利用IGBT的高电压大电流输的优点，实现隔离安全型直流电源输出（新能源汽车用），隔离安全型交流三相四线输出（充电站工作使用）。
当有太阳能电池板接入时太阳能的MPPT管理***实时检测最大功率点并将动态的直流电源输送给PFC-BOOST/DC-DC***稳定后输出第一级隔离升压VDC。
当风力发电机组接入时由中控***调控，将690V电源输入三分立PFC-DC/DC-DC后得到第二级隔离升压VDC。
当市电接入时由中控***调控将380V电源输入三分立PFC-DC/DC-DC得到第三级隔离升压VDC。
当储备电池接入时中控***后电池电量经BMS输出由PFC-BOOST/DC-DC后得到第四级隔离升压VDC。
将第一级二级（三级不参于逆变）四级VDC经第一合流器后送入DC/AC IGBT三相四线矢量正弦逆变桥得到三相四线正弦波，正波由DSP调控后输出（桩内站内使用）。
将第一级二级三级四级VDC经第二合流器后送入DC/DC IGBT直流功率调配模块变换输出200-1000V（0-800A）的直流输出给超级充电桩用
当BMS得取储备电池容量与电压信息不足时向中控***发送数据，中控***断开储备式电池输出，并将光伏风电的能源转送至储备式电池进行充电。
这样风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩实现了多能源之间的转换，在光能风能充足的情况下切断了市电的输入并由光能风能全面供电减少了对市电的依赖，当风能光能不足的情况下由储备式电池提供能源，当风能光能储能都不足的情况下才由市电提供能源，并且相互之间协调工作，达到能源利用最大化。
为了提供大电流充电，只能是IGBT充电桩才能做到。而风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩是从四个方面调取能源。将能源整合能轻松达到800A甚至更高的电流。这是普通的充电桩无法做到的。并且新能源汽车还面临着电池退役的问题。那么老旧的新能源电池如何处理，废弃污染环境，回收将带来巨大的回收成本，而最好的方式是将其二次利用起来制作成能源包。将多块新能源废旧电池集合起来形成一个巨大的能量包，再由这个能量包的能量对电动汽车进行充电达到二次循环利用的目地。这样不管在何处风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩都能实现安装运用，并且减轻了对电网能源的负担。
还需要说明的是，这是一种全面采用集成式IGBT所制作成的超快速充电桩。它具有MOSFET的高速开关的能力，在大电流高电压方面MOSFET又是无法达到的。所以将IGBT做为核心模块能做到MOSFET达不到的能量密度，提高了效率，降低了损耗，并且IGBT模块式运行方面是MOS无法达到的，MOS是单体结构无法做到多单元整合在一个模块的方式，这样带来的后果是MOS的体积方式比IGBT的要大，MOS提高电流的方式是采用并联式，这样给驱动方面还带来很多问题，开关管开通时续不能统一，会产生单管发热有的提前有的滞后。在高电压方面MOS管受电压应力的限制，需要提高电压只能是多管串联。这样带来的问题是一个管出问题而影响全局，由IGBT整合型制作的开关，可采用一个模块多单元化，这样故障率大为下降，驱动方式变得简单，因此，IGBT不仅能做到高电压大电流，而且体积还比采用MOS方式要小。
同时这是在传统的充电桩上面增加新的能源补给与能源两次利用的方式，传统的充电桩只能依赖国家电网给新能源汽车充电，（风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩）从而改变了这种单一的方式由风光储备能为主要能源，电网的能源做为备用能源，同时实现双向输出直流能源给新能源汽车充电，交流能源给站内供电。
一实施方式中，请参阅图1，一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，包括：风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置及控制装置，
所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置的输出端分别与所述直流电流传感器的输入端电连接，所述直流电流传感器的输出端与所述三相四线矢量逆变器电连接，所述三相四线矢量逆变器和所述电网电源输入装置的输出端与所述组合开关装置电连接，所述组合开关装置用于输出直流高压充电电源，所述控制装置分别与所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置电连接；
所述三相四线矢量逆变器包括顺序连接的IGBT三相四线逆变桥、三相四线低通滤波器、三相电流传感器及三相电压传感器，所述IGBT三相四线逆变桥的输入端与所述直流电流传感器的输出端电连接，所述三相电压传感器的输出端与所述组合开关装置电连接。
如此，通过设置风力、光伏、电网及储备电池的电源输入选择，其可以实现了多能源之间的转换，在光能风能充足的情况下切断了市电的输入并由光能风能全面供电减少了对市电的依赖，当风能光能不足的情况下由储备式电池提供能源，当风能光能储能都不足的情况下才由市电提供能源，并且相互之间协调工作，达到能源利用最大化。本发明可以进行多方面的能源整合，满足800A甚至更高的电流输出，并且实现在偏远地区都能进行快速充电、减轻国家电网的能源负担。
在风光能充足的情况下，逆变三相四线交流电给用户或能源站工作使用，并且给储备式电池充电。当有新能源汽车充电时，风光能直接给汽车充电；当夜晚时储备式电池工作将电池能源提供成三相交流电给能源站工作，并且提供直流为充电桩工作。这样不仅解决了新能源汽车废旧电池退役处理的问题，即将新能源汽车废旧电池进行二次利用制作成储备式电池，还解决了充电桩对对减轻国家电网的能源负担。
请参阅图2，所述风力电源输入装置包括整流单元、PFC-DC升压单元及第一DCDC隔离一级直流单元，所述整流单元的输入端接入风力电源，所述整流单元的输出端依次顺序经所述PFC-DC升压单元、所述第一DCDC隔离一级直流单元输出隔离后的直流电源。在本实施例中，所述PFC-DC升压单元还直接为充电桩的直流母线供电。
需要说明的是，当风力发电的能源接入时首先进入整流器将交流电源整流成直流电源送往PFC-DC控制器升压，同时提高电网功率因数，此时风力发电的能源经整流后得到850V左右的直流电压给充电桩直流母线供电，同时850V直流母线电压送给第一DC/DC一级隔离直流源的逆变器提供隔离直流源。
请参阅图3，所述光伏电源输入装置包括光伏MPPT控制单元、PFC-BOOST升压单元及第二DCDC隔离一级直流单元，所述光伏MPPT控制单元的输入端接入光伏电源，所述光伏MPPT控制单元的输出端依次顺序经所述PFC-BOOST升压单元、第二DCDC隔离一级直流单元输出隔离后的直流电源。在本实施例中，所述PFC-BOOST升压单元还直接为充电桩的直流母线供电。
需要说明的是，当光伏电源的能源接入时首先经过MPPT控制进行最大功率点追踪，再将能源送往PFC-BOOST控制器长升压得到850V左右的直流电压后供给直流母线，同时850V直流母线电压送给第二DC/DC一级隔离直流源的逆变器提供隔离直流源。
请参阅图4，所述储备电池输入装置包括整流模块、PFC-DC升压模块及第一DCDC隔离一级直流模块，所述整流模块的输入端接入电网电源，所述整流模块的输出端依次顺序经所述PFC-DC升压模块、所述第一DCDC隔离一级直流模块输出隔离后的直流电源。在本实施例中，所述PFC-DC升压模块还与所述控制装置电连接。
需要说明的是，当储备电池经电池管理BMS后送给PFC-BOOST，由PFC-BOOST升压后由中央控制单元的控制下选择性的工作，当风能光能都比较弱的情况下，中央控制单元打开PID调节选择性的根据所需要的能量大小进行对直流母线供电，并向第一DC/DC一级隔离直流源输送能源。
请参阅图5，所述电网电源输入装置包括电池管理模块、PFC-BOOST升压模块及第二DCDC隔离一级直流模块，所述电池管理模块的输入端接入储备电池，所述电池管理模块的输出端依次顺序经所述PFC-BOOST升压模块、第二DCDC隔离一级直流模块输出隔离后的直流电源。在本实施例中，一方面所述PFC-BOOST升压模块还与所述控制装置电连接，另一方面，所述PFC-BOOST升压模块还直接为充电桩的直流母线供电。
需要说明的是，当电网电源输入经整流器后送往PFC-DC，此时PFC-DC在中央控制单元的控制下选择性工作，当风能光能都充足的情况下中央控制单元关闭电网PFC-DC完全由风能光能供电。电网的第二DC/DC一级隔离直流源不向直流母线供电。
另外，还需要说明的是，当风能光能储备电池的能量都不足时中央控制单元打开电网PFC-DC，由电网电源向直流母线；DC/DC一级隔离直流源供电。并且DC/DC模块反向向储备式电池充电。当风能光能充足的情况下由风能光能向逆变直流母线供电，经过三相四线矢量逆变器与组合开关输出送往外部提供交流电源。充电桩直流母线电源送往DC/DC功率模组，由中央控制器进行功率分配后送往直流快速充电桩。当风能光能储备电池能量都不足的情况下，中央控制单元操作电网电源输入得到充电桩直流母线电源此时DC/DC直流功率模块全部由电网能源进行供电，并且中央控制单元操作组合开关将电网输送给外部使用。
请参阅图6，所述控制装置包括中央控制单元、MCU处理单元、无线传输单元及显示单元，所述中央控制单元分别与所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置电连接，所述中央控制单元还与所述MCU处理单元电连接，所述MCU处理单元分别与所述无线传输单元及显示单元电连接。进一步地，无线传输单元采用了自主研发的三合一DTU，能自行对网络进行切换，同时也可根据客户的选择，DTU采用了WIFI、4-5G、以态网三种方式，能实时的传输所有的数据发送给大数据平台，同时平台能实时对设备下发指令。监控设备的各方面运行情况。显示单元为显示屏，显示屏则实时显示运行的情况，包含电压、电流、温度、功率、等各方面数据；
需要说明的是，所述控制装置还包括温度控制单元、PFC控制单元、MPPT单元、电压电流采集单元、三相H桥控制单元、组合开关单元、低通滤波单元、DC/DC功率模组、功率分配单元及BMS充放电单元，所述中央控制单元分别与温度控制单元、PFC控制单元、MPPT单元、电压电流采集单元、三相H桥控制单元、组合开关单元、低通滤波单元、DC/DC功率模组、功率分配单元及BMS充放电单元电连接。
温度控制单元将各部份重点温度采集后返回给中央控制单元，由中央控制单元将得到的温度送往MCU/DSP处理器进行对各重点单元进行保护。PFC控制单元主要负责实现升压，将整流器内的直流电压进一步升压送给二路直流母线，同时提升交流母线的功率因数。MPPT单元主要负责太阳能光伏电池最大功率追踪，当太阳能量最足时MPPT给中央控制器信息，调低其它直流母线供电电源，搭配到各供电电源能量平衡状态。电压电流采集单元将各部份的直流交流电压电流送往中央操作单元计算功率，负载状态。检测各部份的工作情况。三相H桥控制单元为站内供电主逆变单元，它将直流母线电源逆变成交流电源供给站内需要交流电源的部份使用。组合开关单元主要负责电网电源与逆变电源输出的转换。低通滤波单元主要负责去除逆变单元的高频，保留其低频电源电压。同时去除电源里面的高频干扰。DC/DC功率模组由IGBT全桥移相开关组组成，由它给充电桩提供最主要的直流充电电源。功率分配单元主要调度各充电枪的充电电压与电流。BMS充放电单元主要负责后备电池的充放电管理工作。
进一步地，结合实际的设计进行说明。
请参阅图7~图10，当市电电源经过整流单元时，交流电源被整流成直流脉动电源，这时PFC芯片检测到约为550V的直流脉动电压，当中央控制单元检测到风光储能都不足时，此时PFC芯片开始工作，经过共射型IGBT脉宽调制后将电压升至850V，经过滤波电容滤波后输出，太阳能电池经过MPPT输入至第二PFC处理器将600V的直流电压升压到850V，当MPPT追踪到太阳最大功率点时，主电源由电阳能供电，电网PFC芯片停止工作。具体地，请参阅图7，整流单元包括二极管D8~D13，PFC-DC升压单元包括PFC芯片U3、共射型IGBT开关U4、变压器T3、T4及二极管D5D6等。
需要说明的是，太阳能电池板工作时将太阳能电源输入到MPPT，MPPT将最大功率点信息送给MCU处理器，同时直流隔离电路工作，将光伏电池的电源与电池板分离开达到安全的目地，芯片U1得到光伏电压后启动交错式PWM调试，将光伏的电压提升到820V，由电阻R11、电阻R18反馈给芯片U1。变压器T1、变压器T2为电流互感器，它将太阳能电池的电流时实反馈给芯片U1，并进行最大电流跟踪。具体地，请参阅图7，PFC-BOOST升压单元包括PFC芯片U1、共射型IGBT开关U2、变压器T1、T2及二极管D1D2等。
市电PFC-DC与太阳能PFC-BOOST原理相同，但是太阳能的PFC电压高出市电PFC电压20V，原因是，当太阳能电池电压电流充足时市电PFC的电阻R11，电阻R18将反馈电压送给芯片U1处理，由于芯片U3的反馈值是830V，此时输出为850V，那么太阳能电池会强迫电网PFC停止工作完全由太阳能或风能供电。
当太阳能PFC的占空比最大但输出电压只有830V时，此时太阳能PFC跟据需要与市电PFC同时工作此时市电与太阳能协作工作。
当太阳能PFC风力PFC储备电池PFC最大输出低于800V时，这时三种PFC跟踪到能量不足，这时中央控制器将所得到的信息反馈给MCU的信息停止工作。完全由市电供电。
这种方式，可以有效的跟踪到各能源量包最大输出点，平衡点，最小点。尽最大能力榨取三大能量包的的能量，同时又可与市电进行二次结合，能识别阴天，多云天，晴天，风力能量达到能源重复利用的效果。
需要说明的是，当风能电源经过整流单元时，电源被整流成直流脉动电源， PFC芯片开始工作，再经过共射型IGBT脉宽调制后将电压升至850V，实现直流输出。
需要说明的是，电池能量包工作时将电池电压输入到电池管理***中，电池管理***供给MCU处理器，同时直流隔离电路工作，将电池能量包的电源送达到芯片U1，芯片U1得到电池电压后启动交错式PWM调试，将电池的电压提升到850V。
请参阅图11和图12，DC/DC隔离一级直流电源主要是为后面的三相四线逆变电路提供与PFC输出的直流母线电源进行隔离的直流电源，经PFC输出后进入IGBT全桥移相模组（1和2），由全桥移相芯片送出移相PWM驱动，推动IGBT全桥移相功率管工作。
直流母线电压施加在IGBT全桥移相模组（1 ，2）上面，通过移相控制芯片U11，U12发送移相信号，驱动移相驱动变压器T3、T4、T6、T7工作将移相驱动信号送到IGBT栅极，再由T3、T4、T6、T7驱动变压器送出同步整流驱动信号驱动后极整流管工作，由稳压控制器电路稳定电压，所以两极直流输出都为250V，叠加后安全直流电压为500V。通过LLC软开关移相方式，效率可达到96%以上，同时一极直流与二极直流功率相同相等，所以中性点电压输出时不会偏移，三相矢量和永远保持在零电位。有效的解决了用分压方式的中性点电压由于负载不平衡时产生的中性点电压偏移。
由于采用了移相软开关方式，频率是固定的，只是移相角不同，这样前级实现了零电压ZVS开启，后极实现了零电流ZCS关断。
请参阅图13和图14，两组直流电源串联后接入到三相H桥控制器，由DSP送出SPWM驱动信号驱动IGBT工作，其中IGBT包括IGBT开关管U1~U6，经过LC低通滤波器后输出三相矢量交流电。再由直流电源的中点输出单相交流电。这样的方式不会因为负载不平衡而带来中性点偏移。同时单相，三相均可进行矢量调节。
请参阅图15和图16，当驱动电源工作后，+5V的电源送往DSP，此时DSP开始工作，通过外部各接口采集需要的信息，如温度，电压，频率，相位等。当所有的工作都准备正常后，DSP送出SPWM驱动信号给驱动模块U2-U6，此时驱动信号送往IGBT驱动IGBT工作。R7可对输出频率进行操作，R8-R9-R10可对A,B,C相电压进行调整，SW1可对相位进行调整。
请参阅图17，辅助电源开始工作后，将24V电源送往U2芯片分离出15V电压经过U4推挽芯片处理后，给分压变压器T1-T5供电，得到10组全隔离电源分别给DSP，MCU，IGBT驱动组供电。这样的优点是每一个芯片的电源都是隔离的，分别单独工作不会干扰其它设备的运行。
请参阅图18，直流母线电源送往IGBT移相全桥，根椐DSP/MCU送给中央控制器的信息改变移相角来调整输出电压，前级采用IGBT移相控制，后级输出采用同步整流，这种方式在大功率输出下有着较高的稳定性。
请参阅图19，组合开关单元是将电网电源与三相四线逆变单元进行分配的控制器，当三大能源都有能量时三相四线电源由逆变器提供，当三大能源无能量或是能源不足的情况下时由电网电源进行供电。
请参阅图20，功率分配单元是将DC/DC充电模块的能量进行整合，当新能源汽车能接受超级快充的情部下将直流能源合理分配，经过矩阵式，或是菊花式联接。要功率需要梯次分配，达到所需的充电桩是需要超级快充，快充，普充的目地。
本发明全系采用IGBT模率模块式，功率密度足，稳定性能高，体积小。改变了全部依赖电网的条件，四能源合一，真正做到风光储备式。减少碳排放；改变了新能源电动汽车废旧电池处理问题，将电池进行二次利用。改变了多桩功率调配问题，采用多模块式组合，改变了充电桩改变功率的灵活性；改变了充电站交流能源问题，全系可能充电桩提供交流直流能源。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，包括：风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置及控制装置，
所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置的输出端分别与所述直流电流传感器的输入端电连接，所述直流电流传感器的输出端与所述三相四线矢量逆变器电连接，所述三相四线矢量逆变器和所述电网电源输入装置的输出端与所述组合开关装置电连接，所述组合开关装置用于输出直流高压充电电源，所述控制装置分别与所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置电连接；
所述三相四线矢量逆变器包括顺序连接的IGBT三相四线逆变桥、三相四线低通滤波器、三相电流传感器及三相电压传感器，所述IGBT三相四线逆变桥的输入端与所述直流电流传感器的输出端电连接，所述三相电压传感器的输出端与所述组合开关装置电连接。
2.根据权利要求1所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述风力电源输入装置包括整流单元、PFC-DC升压单元及第一DCDC隔离一级直流单元，所述整流单元的输入端接入风力电源，所述整流单元的输出端依次顺序经所述PFC-DC升压单元、所述第一DCDC隔离一级直流单元输出隔离后的直流电源。
3.根据权利要求2所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述PFC-DC升压单元还直接为充电桩的直流母线供电。
4.根据权利要求1所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述光伏电源输入装置包括光伏MPPT控制单元、PFC-BOOST升压单元及第二DCDC隔离一级直流单元，所述光伏MPPT控制单元的输入端接入光伏电源，所述光伏MPPT控制单元的输出端依次顺序经所述PFC-BOOST升压单元、第二DCDC隔离一级直流单元输出隔离后的直流电源。
5.根据权利要求4所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述PFC-BOOST升压单元还直接为充电桩的直流母线供电。
6.根据权利要求1所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述储备电池输入装置包括整流模块、PFC-DC升压模块及第一DCDC隔离一级直流模块，所述整流模块的输入端接入电网电源，所述整流模块的输出端依次顺序经所述PFC-DC升压模块、所述第一DCDC隔离一级直流模块输出隔离后的直流电源。
7.根据权利要求6所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述PFC-DC升压模块还与所述控制装置电连接。
8.根据权利要求1所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述电网电源输入装置包括电池管理模块、PFC-BOOST升压模块及第二DCDC隔离一级直流模块，所述电池管理模块的输入端接入储备电池，所述电池管理模块的输出端依次顺序经所述PFC-BOOST升压模块、第二DCDC隔离一级直流模块输出隔离后的直流电源。
9.根据权利要求8所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述PFC-BOOST升压模块还与所述控制装置电连接，所述PFC-BOOST升压模块还直接为充电桩的直流母线供电。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的风光储备式IGBT可逆型直流快速充电桩，其特征在于，所述控制装置包括中央控制单元、MCU处理单元、无线传输单元及显示单元，所述中央控制单元分别与所述风力电源输入装置、光伏电源输入装置、储备电池输入装置、电网电源输入装置、直流电流传感器、三相四线矢量逆变器、组合开关装置电连接，所述中央控制单元还与所述MCU处理单元电连接，所述MCU处理单元分别与所述无线传输单元及显示单元电连接。
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