基于V2G的多功能车载充放电器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于V2G的多功能车载充放电器，解决了制动过程中能量浪费的问题，包括了依次连接的DC/DC转换器、双向AC/DC转换器和储能单元，该双向AC/DC转换器与交流电网连接，再生制动控制单元通过交流电机与双向AC/DC转换器相连，以实现从交流电机到储能单元的再生制动能量的回馈，采用DC/DC转换器，实现交流电网到储能单元的充电、储能单元到交流电机的放电、交流电机制动到储能单元的充电三种模式，有效将制动过程中产生的能力加以回收利用，保存到蓄电池中，使得车辆的续驶里程可得到很大的提高，同时也能实现能量的节约和有效利用。

【技术实现步骤摘要】
基于V2G的多功能车载充放电器
本技术涉及电动汽车充放电，特别涉及一种基于V2G的多功能车载充放电器。
技术介绍
随着日益严重的能源危机和环境污染问题，新能源汽车已经成为未来汽车工业的发展方向，便捷的充放电系统则成为推动电动汽车快速发展的关键因素。根据相关统计，一台电动汽车95%的时间处于停驶的状态，电动汽车充电站可以在电网用电低峰时期对电动汽车及其备用蓄电池进行充电，而在用电高峰期将电动汽车电池能量反馈回电网，这种电能在电动汽车和电网之间循环利用的技术就是V2G技术。在电动汽车大力推广后，成百上千的电动汽车就可以构成微电网系统，在紧急状况下还可以作为应急电源，为微电网的安全运行提供有效的支撑。 目前，常用的充电电路采用晶闸管相控整流或不可控整流技术，电路复杂，成本高，当采用二极管整流电路作为充放电系统的主电路时，虽然能保证网侧输入电流的基波分量的相位与电网电压相位大体相同，从而使得基波功率因数较高，但其网侧输入电流中高次谐波分量却很大，从而使得总的功率因数变低。另外，相控方式的充电装置同样也会导致网侧电压波形畸变和向电网注入大量的谐波。因此，充放电装置的谐波污染和低功率因数已成为阻碍蓄电池充放电系统发展和应用的重大障碍。 城市工况下，车辆的平均速度较低、负荷率的起伏变化较大，还需频繁的启动制动，传统汽车制动过程中的所有能量都是以热能的行驶散发了，相关研宄显示，汽车制动过程中以热能方式耗散的能量约占驱动总能的50%，另外，家电等负载在制动过程中的能量也会以热能的形式散发掉，如果可以将这部分能量加以回收利用，车辆的续驶里程可得到很大的提高，同时也能实现能量的节约和有效利用。
技术实现思路
为了克服制动过程中能量浪费的不足，本技术提供一种基于V2G的多功能车载充放电器。 一种基于V2G的多功能车载充放电器，包括了依次连接的交流电网、DC/DC转换器、双向AC/DC转换器和储能单元，再生制动控制单元通过交流电机与双向AC/DC转换器相连，以实现从交流电机到储能单元的再生制动能量的回馈。 所述DC/DC转换器包括可控开关S1/S2/S3/S4/S5、二极管D1/D2/D3/D4/D5、电感Ls、蓄电池Bat、电容Cl，二极管D1/D2/D3/D4分别反并联在可控开关S1/S2/S3/S4两端，电容Cl、串联后的可控开关S2/S4均并联在双向AC/DC转换器两端，可控开关S1、蓄电池Bat、可控开关S3依次串联后并联在交流电网两端，电感Ls、可控开关S5、二极管D5串联后并联在可控开关SI两端。 所述的双向AC/DC转换器包括三相电压型PWM整流器和IGBT全控器件。 还包括电网电力调度中心，它包括SVPWM发生器和DSP控制器。 所述储能单元包括储蓄电池Bat和蓄电池管理模块，所述蓄电池管理模块包括用于电动汽车和蓄电池电流电压以及SOC的采集的信号采集模块和用于处理采集到的信息的MCU处理模块。 所述储能单元还包括监测保护电路，它包括储能单元过充电保护电路和过放电保护电路。 所述DC/DC转换器和交流电网之间设有第一断路器K1。 所述双向AC/DC转换器和交流电机之间设有第二断路器K2。 本技术的有益效果是:本技术采用DC/DC转换器，实现交流电网到储能单元的充电、储能单元到交流电机的放电、交流电机制动到储能单元的充电三种模式，有效将制动过程中产生的能力加以回收利用，保存到蓄电池中，使得车辆的续驶里程可得到很大的提高，同时也能实现能量的节约和有效利用。 【附图说明】 图1是本技术的电路框图。 图2是本技术的DC/DC转换器电路图。 图3是本技术双向AC/DC转换器电路图及双闭环控制电路图。 图4是本技术充电电流路径示意图。 图5是本技术充电电流路径示意图。 图6是本技术充电电流路径示意图。 图7是本技术充电电流路径示意图。 图8是本技术放电电流路径示意图。 图9是本技术放电电流路径示意图。 图10是本技术再生制动充电电流路径示意图。 图11是本技术再生制动充电电流路径示意图。 图12是本技术SOC控制流程图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术实施例作进一步说明: 如图1所示，一种基于V2G的多功能车载充放电器，包括了依次连接的交流电网、DC/DC转换器、双向AC/DC转换器和储能单元，再生制动控制单元通过交流电机与双向AC/DC转换器相连，以实现从交流电机到储能单元的再生制动能量的回馈，有效将制动过程中产生的能力加以回收利用，保存到蓄电池中，使得车辆的续驶里程可得到很大的提高，同时也能实现能量的节约和有效利用。 如图2所示，所述DC/DC转换器包括可控开关S1/S2/S3/S4/S5、二极管D1/D2/D3/D4/D5、电感Ls、蓄电池Bat、电容Cl，二极管D1/D2/D3/D4分别反并联在可控开关S1/S2/S3/S4两端，电容Cl、串联后的可控开关S2/S4均并联在双向AC/DC转换器两端，可控开关S1、蓄电池Bat、可控开关S3依次串联后并联在交流电网两端，电感Ls、可控开关S5、二极管D5串联后并联在可控开关SI两端，该DC/DC转换器结构简单，可以在推进和循环模式中具有升压能力，可以在刹车回收能量模式提供步增后退功能，在再生制动模式中具有降压能力，满足充电、放电和直流/直流变频器的要求，在基于V2G的多功能车载充放电器中加入软开关，减少整个系统的开关损耗，缩小器件体积，通过进一步的提高开关频率来减少输出能量中的谐波含量，减少滤波器的使用容量，提高输出功率的效率，且交流输出电压电流稳定，在大容量的充放电系统中能够输出失真度较小的正弦波，安全可靠。 充电操作时，该转换器包含有两个不对称的等效电路，该等效电路基于充电操作时电网电压的极性来定。 如图4、图5所示，当电网电压的方向是正时，在电网的半个周期中，S5转向“开”，同时根据电网电力调度中心的控制系统，S2切换至“关”，电感Ls电流受到VBat-Vs的影响而减少，类似于典型的升压操作，此时电流的路径是D3-LS-D2，此时存在另外一路电流的路径是Ls_S5_D5_D3，由此路电流对储能蓄电池进彳丁充电。 如图6、图7所示，当电网电压的方向是负时，在电网的半个周期中，S5转向“关”，同时根据电网电力调度中心的控制系统，S2切换至“开”，电感Ls存储能量，此时电流的路径是D2_Ls_D3。此时存在另外一路电流的路径是Ls_Dl_D2，由此路电流对储能蓄电池进行充电。 在推进过程中升压操作时，电网电力调度中心将储能蓄电池电压提高到直流母线电压，由升压开关S2的状态来确定传导路径，在这个操作过程中，S2作为主开关，SI导通允许电流通过。 放电操作时，该转换器包含有两个不对称的等效电路。 如图8所示，根据电网电力调度中心的控制系统，S2切换至“关”，此时电流的路径是D1-LS-D4，储能蓄电池和电感Ls将存储的能量释放到电机中，产生高电压使D4导通，对高压母线电容Cl进行充电，同时对交流电机进行供电。 如图9所示，根据电网电力调度中心的控制系统，S2切换至“开”，此时电流的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于V2G的多功能车载充放电器，其特征在于：包括了依次连接的交流电网、DC/DC转换器、双向AC/DC转换器和储能单元，再生制动控制单元通过交流电机与双向AC/DC转换器相连，以实现从交流电机到储能单元的再生制动能量的回馈。

【技术特征摘要】
1.一种基于V2G的多功能车载充放电器，其特征在于:包括了依次连接的交流电网、DC/DC转换器、双向AC/DC转换器和储能单元，再生制动控制单元通过交流电机与双向AC/DC转换器相连，以实现从交流电机到储能单元的再生制动能量的回馈。2.根据权利要求1所述的基于V2G的多功能车载充放电器，其特征在于:所述DC/DC转换器包括可控开关S1/S2/S3/S4/S5、二极管D1/D2/D3/D4/D5、电感Ls、电容Cl，二极管Dl/D2/D3/D4分别反向并联在可控开关S1/S2/S3/S4两端，电容Cl和串联后的可控开关S2/S4均并联在双向AC/DC转换器两端，可控开关S1、蓄电池Bat、可控开关S3依次串联后并联在交流电网两端，电感Ls、可控开关S5、二极管D5串联后并联在可控开关SI两端。3.根据权利要求1所述的基于V2G的多功能车载充放电器，其特征在于:所述双向AC/DC转换器包括三...

【专利技术属性】
技术研发人员：范寿铭，钱祥忠，张克玲，沈弋丁，高秀梅，张文霞，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33