CN202190087U - 一种可供多能源的分布式电动汽车充电*** - Google Patents

一种可供多能源的分布式电动汽车充电*** Download PDF

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朱昌亚
洪光岱
汤能文
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Abstract

本实用新型涉及一种可供多能源的分布式电动汽车充电***，包括：若干并列设置的直流充电装置和交流充电装置，及分别与直流充电装置和交流充电装置对应的直流充电控制装置和交流充电控制装置，光伏发电装置、风力发电装置及AC/DC变流装置。所述光伏发电装置、风力发电装置及交流电网电能均通过AC/DC变流装置变换后输出给直流充电装置及交流充电装置实现不同种类电动车充电；或者通过AC/DC变流装置反馈入交流电网实现能源存储。所述电动汽车充电***采用太阳能、风能作为能量供给源为电动汽车充电，且在无电动汽车充电情况下可将电能转换后并入交流电网，具有清洁高效、充电方式多元化等特点；其实际可行性高，适用范围广。

Description

一种可供多能源的分布式电动汽车充电***
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体是指一种可供多能源的分布式电动汽车充电***。
背景技术
随着能源危机日益临近，核能的安全性也已经遭受质疑，各国已经开始将目光从不安全的核能转向更加清洁高效的太阳能、风能等新能源，清洁新能源必将成为今后的主要能源。目前太阳能已逐渐进入我们的日常生活，风力发电也正逐步跟进，电动汽车时代的来临更是无法阻挡的潮流。如何将这三者综合应用，以最大程度地利用太阳能和风能作为清洁能源来驱动我们的生活，成为一个值得不断探索和研究的课题。 
发明内容
本发明需解决的问题是提供一种可供多能源的分布式电动汽车充电***，该***能将风力发电、太阳能发电与商用电网三者相结合作为电动汽车充放电***的能量供给来源，并有多种充电终端完成电动汽车充电功能。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种可供多能源的分布式电动汽车充电***,包括：若干并列设置的直流充电装置和交流充电装置，及分别与直流充电装置和交流充电装置对应的直流充电控制装置和交流充电控制装置，光伏发电装置、风力发电装置及AC/DC变流装置。所述AC/DC变流装置输出端正负极分别与交流充电装置和直流充电装置的正负极连接；所述光伏发电装置、风力发电装置及交流电网电能均通过AC/DC变流装置变换后输出给直流充电装置及交流充电装置实现不同种类电动车充电；或者所述光伏发电装置和风力发电装置的能量通过AC/DC变流装置反馈入交流电网实现能源存储。
优选的，所述交流充电装置内部设置直流-交流逆变装置，直流-交流逆变装置将AC/DC变流装置提供的直流电能转换为电动汽车适应的交流电能实现对接受交流充电的电动汽车充电。
优选的，所述直流充电装置内设置直流变换装置，直流变换装置与AC/DC变流装置连接，其接受不同电压等级的直流电能变换后为接受直流充电的电动汽车充电。
优选的，所述AC/DC变流装置包括控制单元及三相全桥逆变电路，所述三相全桥逆变电路包括六个功率开关管，所述六个功率开关管两两串联构成一组开关，串联后的三组开关并联，每组开关中两个开关的连接点分别连接滤波单元，由滤波单元连接交流电网及光伏发电装置、风力发电装置输出端，引入交流信号，控制单元采集交流侧电压、电流信号并根据采集的信号输出PWM信号控制功率开关管实现交流到直流的变换并对交流电能进行功率因数校正。
优选的，所所述光伏发电装置及风力发电装置均内置将直流电能转换为交流电能的逆变装置，逆变装置将光伏发电装置或风力发电装置输出的直流电能转换为交流电能反馈入电网或者提供给AC/DC变流装置进而为电动汽车充电。
优选的，所述交流充电控制装置和直流充电控制装置均与电动汽车内电池管理***（BMS）连接通讯。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
（1）所述电动汽车充电***采用太阳能、风能作为能量供给源为电动汽车充电，且在无电动汽车充电情况下可将电能转换后并入交流电网，具有清洁高效、安全无污染、充电方式多元化等特点；其实际可行性高，适用范围广，可设置于办公楼宇、大型商场、居民小区停车场、公共停车场以及电动汽车专业充电站等场所；
（2）所述AC/DC变流装置具备功率因数校正（APFC）功能的，即能使交流输入端的电压、电流同相或反相，其输入功率因数接近1，且无需提供单独的消谐滤波装置，充分提高电能利用效率，且将对电网的污染也减小到最小。
附图说明
图1是所述电动汽车充电***的组成结构示意框图；
图2是所述电动汽车充电***的光伏发电装置结构图；
图3是所述电动汽车充电***的风力发电装置结构图；
图4是所述AC/DC变流装置结构组成原理示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型所揭示的可供多能源的分布式电动汽车充电***，包括风力发电装置、光伏发电装置，二者与具备APFC功能的大功率AC/DC变流装置连接，还包括直流充电装置、交流充电装置及直流充电控制装置和交流充电控制装置。
其中，光伏发电装置也通过上述动力电缆连接AC/DC变流装置，如图2所示，光伏发电装置包括太阳能光伏电池，与太阳能光伏电池连接的光伏逆变器，光伏逆变器（逆变装置）受光伏逆变控制器控制将太阳能光伏电池转换输出的直流电能转换成交流电能输出给交流电网或供给AC/DC变流装置。
风力发电装置与AC/DC变流装置通过动力电缆连接，用于将可利用的风能转换成三相交流电能提供给AC/DC变流装置。如图3所示，风力发电装置包括风力发电机，与风力发电机连接的功率变换单元（逆变装置），功率变换单元受风力发电控制器控制将风力发电机转换输出的电能进行功率变换后输出给交流电网或供给AC/DC变流装置。
AC/DC变流装置采用具备功率因数校正（APFC）功能的变换电路，其输出端正负极通过动力电缆分别与各充电装置的输入端电连接，且能接受多种能源形式转换后提供给交/直流充电装置。如图4所示，AC/DC变流装置包括控制单元及三相全桥逆变电路，所述三相全桥逆变电路包括六个功率开关管Q1-Q6，每个功率开关管的源极与漏极之间均反向并联一个二极管。六个功率开关管Q1-Q6两两串联构成一组开关，串联后的三组开关并联，每组开关中两个开关的连接点分别连接滤波单元，由滤波单元连接交流电网及光伏发电装置、风力发电装置输出端，引入交流信号，控制单元采集交流侧电压、电流信号并根据采集的信号输出PWM信号控制功率开关管Q1-Q6实现交流到直流的变换并对交流电能进行功率因数校正。
这样，风力发电装置在风能资源丰富或其输出能量超过电动汽车充电功率时，可将其输出的交流电能反馈入电网；同时光伏发电装置在日照充分或其输出能量超过电动汽车充电功率时，同样能将光伏发电装置提供的直流电能经过其内部的逆变装置将直流电能反馈入电网，可使自然能源得到最大限度的利用。
直流充电装置与AC/DC变流装置电连接，其内部设置直流变换装置，能够根据电动汽车动力电池电压等级调整其输出直流电压等级实现给电动汽车充电。本***中设置多个直流充电装置，各直流充电装置并联，可同时为多个电动汽车充电；也可由直流充电装置内部的控制模块根据电动汽车充电功率需求，自主决定需要开启的充电模块数量，达到功率匹配（例如同时开启两个直流充电装置达到功率匹配后共同为一个电动汽车充电），由此实现直流充电装置的扩容。直流充电控制装置用于控制上述直流充电装置完成直流-直流转换，为电动汽车提供合适的电压和电流；直流充电控制装置与电动汽车电池管理***BMS以及AC/DC变流装置均可通讯，协调控制完成对电动汽车的直流充电。
交流充电装置接收AC/DC变流装置提供的直流电能，其内部设置逆变装置，作用是将AC/DC变流装置提供的直流电能转换为交流电能，并根据电动汽车动力电池需求的交流电压等级实现***式电动汽车交流慢充方式充电。交流充电控制装置也与电动汽车电池管理***BMS、AC/DC变流装置进行通讯，协调控制交流充电装置将直流转换为交流电，完成对电动汽车的交流充电功能。
本实用新型中未具体介绍的功能模块均可采用现有技术中的成熟功能电路，在此不再赘述。
上述实施例仅为本实用新型较优选的实施方式，本实用新型还可以有其它实现方式。在不脱离本实用新型构思前提下，对其所做的任何微小变化及等同替换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种可供多能源的分布式电动汽车充电***，包括若干并列设置的直流充电装置和交流充电装置，及分别与直流充电装置和交流充电装置对应的直流充电控制装置和交流充电控制装置，其特征在于，还包括光伏发电装置、风力发电装置及AC/DC变流装置，所述AC/DC变流装置输出端正负极分别与交流充电装置和直流充电装置的正负极连接；所述光伏发电装置、风力发电装置及交流电网电能均通过AC/DC变流装置变换后输出给直流充电装置及交流充电装置实现不同种类电动车充电；或者所述光伏发电装置和风力发电装置的能量通过AC/DC变流装置反馈入交流电网实现能源存储。
2.根据权利要求1所述的可供多能源的分布式电动汽车充电***，其特征在于，所述交流充电装置内部设置直流-交流逆变装置，直流-交流逆变装置将AC/DC变流装置提供的直流电能转换为电动汽车适应的交流电能实现对接受交流充电的电动汽车充电。
3.根据权利要求2所述的可供多能源的分布式电动汽车充电***，其特征在于，所述直流充电装置内设置直流变换装置，直流变换装置与AC/DC变流装置连接，其接受不同电压等级的直流电能变换后为接受直流充电的电动汽车充电。
4.根据权利要求3所述的可供多能源的分布式电动汽车充电***，其特征在于，所述光伏发电装置及风力发电装置均内置将直流电能转换为交流电能的逆变装置，逆变装置将光伏发电装置或风力发电装置输出的直流电能转换为交流电能反馈入电网或者提供给AC/DC变流装置进而为电动汽车充电。
5.根据权利要求4所述的可供多能源的分布式电动汽车充电***，其特征在于，所述交流充电控制装置和直流充电控制装置均与电动汽车内电池管理***BMS连接通讯。
6.根据权利要求5所述的可供多能源的分布式电动汽车充电***，其特征在于，所述光伏发电装置、风力发电装置及交流电网均通过动力电缆连接AC/DC变流装置。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的可供多能源的分布式电动汽车充电***，其特征在于，所述AC/DC变流装置包括控制单元及三相全桥逆变电路，所述三相全桥逆变电路包括六个功率开关管Q1-Q6，所述六个功率开关管Q1-Q6两两串联构成一组开关，串联后的三组开关并联，每组开关中两个开关的连接点分别连接滤波单元，由滤波单元连接交流电网及光伏发电装置、风力发电装置输出端，引入交流信号，控制单元采集交流侧电压、电流信号并根据采集的信号输出PWM信号控制功率开关管Q1-Q6实现交流到直流的变换并对交流电能进行功率因数校正。
8.根据权利要求7所述的可供多能源的分布式电动汽车充电***，其特征在于，AC/DC变流装置还包括六个分别与功率开关管Q1-Q6反向并联的二极管。 
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