一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统技术方案

技术编号:15224517 阅读:5 留言:0更新日期:2017-04-27 02:45
本发明专利技术公开了一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统,包括交流/直流固态变压器、直流配电柜、直流充电柜、直流充电桩、逆变器、交流充电柜和交流充电桩等设备。该系统设置了以400V直流为主的供电线路以及通过交流/直流固态变压器接入电网,有效抑制电动车充电过程中产生的谐波对电网电能质量的影响,有效提高功率因数,从而实现节能降耗,并简化了供电系统及充电设备的结构,在此基础上,储能单元的应用可对电网负荷进行有效调控,有利于供电稳定,交流/直流固态变压器以及以400V直流为主的供电线路的设置也便于太阳能、风能等可再生能源的接入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车充电站供电
,特别涉及一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统。
技术介绍
目前典型的电动汽车充电站供电系统如图1所示。变压器102连接于电网101得到380V三相交流电为电动汽车充电站的充电负载以及通信、照明等设备供电。低压开关柜103连接多个交流充电桩106及多个直流充电柜107,为充电负载提供电能。交流充电桩106可为电动汽车提供220V交流充电电压,用于交流慢速充电。直流充电柜107进一步将电能分配到多个直流充电桩108,直流充电桩108将380V三相交流电转化为400V及750V直流电压,可为电动汽车提供直流快速充电电压。另外,380V三相交流线路还连接补偿设备105,用于无功补偿以及提高功率因数,以符合接入电网的要求。现有的电动汽车充电站供电系统采用传统的电力变压器和以380V三相交流电为主的供电线路,其不足之处在于:(1)由于电动汽车充电为非线性负载,在充电过程中将同时向电网注入谐波电流导致电网电能质量下降、电网损耗增加及输变电设备正常容量占用。采用传统的电力变压器接入电网时并不能对产生的谐波进行隔离和治理,因此,在充电设备中需要加入谐波治理模块,以及在供电线路需要增设无功补偿设备,来提高接入电网节点的功率因数。然而,根据现有供电系统结构,每一个充电桩都需要设置谐波治理模块,若要取得较好的谐波治理效果,相应的充电桩的成本将会显著增加。另外,若要取得较好的无偿补偿效果以稳定节点电压,无功补偿设备的补偿容量也需要根据负载情况进行变动,相应的补偿设备控制复杂,设备造价也相应提高。(2)电动汽车的充电特别是直流快速充电将给电网负荷带来大量的变动,不利于保持供电稳定。(3)现有供电系统不便接入可再生能源。由于太阳能、风能这类可再生能源存在时变性、间歇性和难以预测等固有特点,现有供电系统使用的传统电力变压器不具备电压调整功能,难以控制接入电网的节点电压保持稳定。另外,由于采用以380V三相交流电为主的供电线路,太阳能、风能接入时需要逆变器将直流电逆变为交流电以并入供电线路,针对可再生能源的转化、储存和利用的控制将会非常复杂,难以进行实际应用。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统,该系统设置了以400V直流为主的供电线路以及通过交流/直流固态变压器接入电网,有效抑制电动车充电过程中产生的谐波对电网电能质量的影响,有效提高功率因数,从而实现节能降耗,并简化了供电系统及充电设备的结构,在此基础上,储能单元的应用可对电网负荷进行有效调控,有利于供电稳定,交流/直流固态变压器以及以400V直流为主的供电线路的设置也便于太阳能、风能等可再生能源的接入。为解决以上技术问题,本专利技术提供了一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统,包括:交流/直流固态变压器、直流配电柜、直流充电柜、直流充电桩、逆变器、交流充电柜和交流充电桩;所述交流/直流固态变压器分别连接电网和所述直流配电柜,电网的交流电压通过所述交流/直流固态变压器转化为400V直流电压;所述直流配电柜分别连接所述直流充电柜和所述逆变器,将400V直流电压分配至所述直流充电柜和所述逆变器;所述直流充电柜分别连接多个所述直流充电桩,将400V直流电压供应至各个所述直流充电桩;所述逆变器连接所述交流充电柜,将400V直流电压转换为380V交流三相电压;所述交流充电柜分别连接多个所述交流充电桩,将380V交流三相电压供应至各个所述交流充电桩。作为一种优选,所述直流充电桩提供400V和/或750V的电压输出端口。作为一种优选,所述供电系统还包括:第一直流/直流变换器和储能单元;所述第一直流/直流变换器分别连接所述直流配电柜和所述储能单元,所述第一直流/直流变换器能够实现电能的双向传递;所述第一直流/直流变换器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时,控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能。作为一种改进,所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时,控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自电网的电能。作为另一种改进,所述供电系统还包括:光伏控制器和光伏电池;所述光伏控制器分别连接所述直流配电柜和所述光伏电池;所述光伏控制器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时,控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能;所述光伏控制器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时,控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述储能单元提供充电电能;所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时,控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自电网和/或光伏电池的电能。作为一种优选,所述的供电系统还包括:多个第一直流/直流变换器、多个储能单元、多个第二直流/直流变换器、光伏控制器、光伏电池、整流器和风力发电机;述第一直流/直流变换器、所述储能单元与所述第二直流/直流变换器的数目相同,其中,一个所述第一直流/直流变换器、一个所述储能单元和一个所述第二直流/直流变换器三者构成一组储能结构;所述光伏电池连接所述光伏控制器的直流输入端,所述风力发电机连接所述整流器的交流输入端,所述光伏控制器的直流输出端和所述整流器的直流输出端连接在一起形成可再生能源直流总线;每一组所述储能结构中的所述第一直流/直流变换器的第一直流端连接所述直流配电柜,第二直流端连接该组内的所述储能单元;每一组所述储能结构中的所述第二直流/直流变换器的第一直流端也连接该组内的所述储能单元,第二直流端连接到可再生能源直流总线;所述第一直流/直流变换器能够实现电能的双向传递,所述第二直流/直流变换器能够实现将电能从所述可再生能源直流总线传递至所述储能单元;所述光伏电池产生的电能通过所述光伏控制器和所述第二直流/直流变换器转递至任意指定的所述储能单元进行储存;所述风力发电机产生的电能通过所述整流器和所述第二直流/直流变换器转递至任意指定的所述储能单元进行储存;所述第一直流/直流变换器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时,控制任意指定的所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自电网的电能;所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时,控制任意指定的所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩的负载提供电能。作为一种优选,所述储能单元为可充电电池。作为一种优选,所述交流/直流固态变压器为三相四线交流输入和直流输出,所述交流/直流固态变压器包括A相子单元、B相子单元和C相子单元,各相子单元均能够完成带隔离的交流转直流电压变换;所述A相子单元交流输入端口的第一端子连接电网A相,所述A相子单元交流输入端口的第二端子连接电网中性线;所述B相子单元交流输入端口的第一端子连接电网B相,所述B相子单元交流输入端口的第二端子连接电网中性线;所述C相子单元交流输入端口的第一端子连接电本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统,包括:交流/直流固态变压器、直流配电柜、直流充电柜、直流充电桩、逆变器、交流充电柜和交流充电桩;所述交流/直流固态变压器分别连接电网和所述直流配电柜,电网的交流电压通过所述交流/直流固态变压器转化为400V直流电压;所述直流配电柜分别连接所述直流充电柜和所述逆变器,将400V直流电压分配至所述直流充电柜和所述逆变器;所述直流充电柜分别连接多个所述直流充电桩,将400V直流电压供应至各个所述直流充电桩;所述逆变器连接所述交流充电柜,将400V直流电压转换为380V交流三相电压;所述交流充电柜分别连接多个所述交流充电桩,将380V交流三相电压供应至各个所述交流充电桩。

【技术特征摘要】
1.一种基于固态变压器的电动汽车充电站供电系统,包括:交流/直流固态变压器、直流配电柜、直流充电柜、直流充电桩、逆变器、交流充电柜和交流充电桩;所述交流/直流固态变压器分别连接电网和所述直流配电柜,电网的交流电压通过所述交流/直流固态变压器转化为400V直流电压;所述直流配电柜分别连接所述直流充电柜和所述逆变器,将400V直流电压分配至所述直流充电柜和所述逆变器;所述直流充电柜分别连接多个所述直流充电桩,将400V直流电压供应至各个所述直流充电桩;所述逆变器连接所述交流充电柜,将400V直流电压转换为380V交流三相电压;所述交流充电柜分别连接多个所述交流充电桩,将380V交流三相电压供应至各个所述交流充电桩。2.如权利要求1所述的供电系统,其特征在于,所述直流充电桩提供400V和/或750V的电压输出端口。3.如权利要求1所述的供电系统,其特征在于,还包括:第一直流/直流变换器和储能单元;所述第一直流/直流变换器分别连接所述直流配电柜和所述储能单元,所述第一直流/直流变换器能够实现电能的双向传递;所述第一直流/直流变换器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时,控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能。4.如权利要求3所述的供电系统,其特征在于,所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时,控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自电网的电能。5.如权利要求3所述的供电系统,其特征在于,还包括:光伏控制器和光伏电池;所述光伏控制器分别连接所述直流配电柜和所述光伏电池;所述光伏控制器用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入负载时,控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述直流充电桩和/或所述交流充电桩接入的负载提供电能;所述光伏控制器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时,控制所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述储能单元提供充电电能;所述第一直流/直流变换器还用于当所述直流充电桩和/或所述交流充电桩未接入负载时,控制所述储能单元通过所述第一直流/直流变换器接收和储存来自电网和/或光伏电池的电能。6.如权利要求1所述的供电系统,其特征在于,还包括:多个第一直流/直流变换器、多个储能单元、多个第二直流/直流变换器、光伏控制器、光伏电池、整流器和风力发电机;所述第一直流/直流变换器、所述储能单元与所述第二直流/直流变换器的数目相同,其中,一个所述第一直流/直流变换器、一个所述储能单元和一个所述第二直流/直流变换器三者构成一组储能结构;所述光伏电池连接所述光伏控制器的直流输入端,所述风力发电机连接所述整流器的交流输入端,所述光伏控制器的直流输出端和所述整流器的直流输出端连接在一起形成可再生能源直流总线;每一组所述储能结构中的所述第一直流/直流变换器的第一直流端连接所述直流配电柜,第二直流端连接该组内的所述储能单元;每一组所述储能结构中的所述第二直流/直流变换器的第一直流端也连接该组内的所述储能单元,第二直流端连接到可再生能源直流总线;所述第一直流/直流变换器能够实...

【专利技术属性】
技术研发人员:禹忱徐昊伍经伟
申请(专利权)人:四川大尔电气有限责任公司
类型:发明
国别省市:四川;51

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