一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统技术方案

一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，包括光伏发电系统、PWM整流模块、电池智能充放电模块；所述PWM整流模块、电池智能充放电模块分别连接直流母线；所述光伏发电系统包括光伏电池阵列、Z‑Source变换器，所述光伏电池阵列连接Z‑Source变换器，所述直流母线连接DC/AC逆变器，DC/AC逆变器连接电网；所述直流母线连接能量储存单元，能量储存单元连接直流负载。本实用新型专利技术系统选取了单级式光伏发电的系统结构和光伏电源直接供电的接线方式，在光伏发电系统DC／DC变换器上采用了新型的Z‑Source变换器，在光伏阵列MPPT控制上采取了基于系统输出电流的控制策略，具有升压效率高，输出电压稳定等特性，在电动汽车换电站的应用中具有传统光伏发电接入系统无法比拟的优势。

A Photovoltaic Power Generation Access System for Electric Vehicle Power Conversion Station

【技术实现步骤摘要】
一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统
本技术涉及光伏发电
，具体涉及一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统。
技术介绍
日益凸显的石油供需矛盾和大气污染问题迫使传统动力汽车向新能源汽车转型，而电动汽车作为新能源汽车的代表，已被公认为21世纪汽车工业发展的主要方向。作为电动汽车的能量补给站，电动汽车换电站的建设必不可少。如何将光伏发电与电动汽车换电站有机结合，实现新能源系统的接入，对电动汽车电池进行充电，亦是当前的一个研究热点。光伏发电作为当今世晁可再生能源领域中最清洁、最直接、最有大规模开发利用前景的发电方式之一，是实现向用户提供“绿色电力"，实现我国“节能减排"目标的重要举措。作为电动汽车的能量补给站，电动汽车换电站建设是电动汽车发展的必要保证，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。从能源的利用角度上考虑，光伏发电站的建设可以与电动汽车换电站结合起来，由于电动汽车换电站拥有大容量的储能系统，在阳光充足的区域(如我国西北地区)换电站的屋顶安装光伏发电系统，储能电站把光伏所产生的电能储存下来，让清洁的“绿色电能”随用电的实际需求适时、适量地输出。光伏发电系统产生的电能可直接对电动汽车电池进行充电，同时也可将其富余电能存储在换电站储能电池中，再通过逆变器逆变成交流后并入电网。由于是对储能电池的电能进行逆变，其电能比较稳定，避免了光照、温度等外界因素的影响。因此，应用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统的研究具有很高的实用价值，能够对新能源进行综合有效利用，实现真正意义上的节能减排。
技术实现思路
本技术以实现电动汽车换电站中光伏发电系统的有效接入为目标，在总结和分析现有光伏发电系统的基础上，结合电动汽车换电站的实际结构，针对性的提出了一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统,该系统选取了单级式光伏发电的系统结构和光伏电源直接供电的接线方式，在光伏发电系统DC/DC变换器上采用了新型的Z-Source变换器，在光伏阵列MPPT控制上采取了基于系统输出电流的控制策略，具有升压效率高，输出电压稳定等特性，在电动汽车换电站的应用中具有传统光伏发电接入系统无法比拟的优势。本技术采取的技术方案为：一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，包括光伏发电系统、PWM整流模块、电池智能充放电模块；所述PWM整流模块、电池智能充放电模块分别连接直流母线；所述光伏发电系统包括光伏电池阵列、Z-Source变换器，所述光伏电池阵列连接Z-Source变换器，Z-Source变换器第一输出端连接电感L3一端，电感L3另一端分别连接电容C3一端、直流母线“+”极，Z-Source变换器第二输出端分别连接电容C3另一端、直流母线“-”极；所述直流母线连接DC/AC逆变器，DC/AC逆变器连接电网；所述直流母线连接能量储存单元，能量储存单元连接直流负载。所述Z-Source变换器包括二极管D、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、开关管Q；二极管D阳极连接光伏电池阵列一端，二极管D阴极分别连接电容C1一端、电感L1一端，电容C1另一端分别连接电感L2另一端、开关管Q源极，电感L2一端分别连接光伏电池阵列另一端、电容C2一端，电容C2另一端分别连接电感L1另一端、开关管Q漏极，开关管Q栅极连接驱动电路，驱动电路连接MPPT控制器，MPPT控制器连接直流母线。所述能量储存单元采用蓄电池组。所述PWM整流模块采用电压型PWM整流器VSR。本技术一种用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，技术效果如下：1：本技术光伏发电接入系统的主结构选取光伏电源直接供电的接线方式，具有升压效率高，输出电压稳定等特性。2：本技术在光伏发电系统的主结构上采用了一种新型的Z-Source变换器，该变换器在占空比小于0.5的情况下，就能达到很高的升压要求，升压性能良好，适用于升压要求较高的场合。特别适用于诸如电动汽车换电站接入系统等升压要求较高的场合，在电动汽车换电站接入系统的应用中具有其独特优势。3：PWM整流模块采用电压型PWM整流器VSR，具有结构简单、储能效率高、损耗较低、动态响应快、控制方便等诸多优点。4：基于输出电流的光伏发电MPPT控制方法，该方法只需检测系统输出端的电流即可实现光伏发电MPPT控制，不仅简化了相关的硬件设计，更避免了多变量的控制算法，使得光伏发电MPPT控制更为简便。5：基于输出电压的光伏发电MPPT控制方法，光伏发电系统的输出电压为恒定值，特别适用于电动汽车换电站系统。6：光伏发电三相VSR整流控制方法，电流内环控制能够提高系统动态性能，实现限流保护；电压外环控制能够保证直流侧电压稳定性。附图说明图1为本技术的拓扑结构与控制策略结构图。图2为本技术的基于Z-Source变换器的光伏发电系统结构图。图3为本技术的三相PWM整流器基本结构图。图4为本技术的光伏发电接入系统控制策略图。图5为本技术的三相VSR电压定向控制系统结构图。具体实施方式一种用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，包括以下部分：(一)：电动汽车换电站光伏发电接入系统方式及主结构：根据汇流母线的不同，电动汽车换电站可分为交流母线供电、直流母线供电和交直流母线混合供电三种接线方式。根据光伏发电系统是否逆变并网的不同，含光伏发电系统的电动汽车换电站又可分为光伏电源直接供电、光伏电源并网供电以及混合型光伏电源供电三种接线方式。用于电动汽车换电站的光伏发电系统的接线方式有三种：光伏电源直接供电、光伏电源并网供电和混合型光伏电源供电。由于电动汽车换电站内对电动汽车电池的充电是由直流电源完成的，而光伏电池阵列的输出即为直流电，理论上只需将光伏电池阵列直接接到电动汽车换电站的直流母线即可。考虑到光伏发电的这一特点，本技术光伏发电接入系统的主结构选取光伏电源直接供电的接线方式。系统整体的拓扑结构及控制策略结构图如图1、2所示。一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，包括光伏发电系统、PWM整流模块、电池智能充放电模块；所述PWM整流模块、电池智能充放电模块分别连接直流母线。所述光伏发电系统包括光伏电池阵列、Z-Source变换器，所述光伏电池阵列连接Z-Source变换器，Z-Source变换器第一输出端连接电感L3一端，电感L3另一端分别连接电容C3一端、直流母线“+”极，Z-Source变换器第二输出端分别连接电容C3另一端、直流母线“-”极；所述直流母线连接DC/AC逆变器，DC/AC逆变器连接电网；所述直流母线连接能量储存单元，能量储存单元连接直流负载。所述Z-Source变换器包括开关管Q，开关管Q栅极连接驱动电路，驱动电路连接MPPT控制器，MPPT控制器连接直流母线。所述能量储存单元采用蓄电池组。所述PWM整流模块分别连接换流变压器二次侧三相，换流变压器一次侧三相分别连接电网U、V、W线。所述能量储存单元采用蓄电池组。系统工作过程为：光伏电池阵列产生的直流电，经Z-Source变换器升压及LC滤波并经过MPPT控制器控制后，接至电动汽车换电站的直流母线。直流母线电压由电网经PWM整流模块整流后得到，其电压值可视为恒定值。电池智能充放电模块连接至直流母线，通过监测电池的实时电量，对电池进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，包括光伏发电系统、PWM整流模块、电池智能充放电模块；其特征在于：所述PWM整流模块、电池智能充放电模块分别连接直流母线；所述光伏发电系统包括光伏电池阵列、Z‑Source变换器，所述光伏电池阵列连接Z‑Source变换器，Z‑Source变换器第一输出端连接电感L3一端，电感L3另一端分别连接电容C3一端、直流母线“+”极，Z‑Source变换器第二输出端分别连接电容C3另一端、直流母线“‑”极；所述直流母线连接DC/AC逆变器，DC/AC逆变器连接电网；所述直流母线连接能量储存单元，能量储存单元连接直流负载。

【技术特征摘要】
1.一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，包括光伏发电系统、PWM整流模块、电池智能充放电模块；其特征在于：所述PWM整流模块、电池智能充放电模块分别连接直流母线；所述光伏发电系统包括光伏电池阵列、Z-Source变换器，所述光伏电池阵列连接Z-Source变换器，Z-Source变换器第一输出端连接电感L3一端，电感L3另一端分别连接电容C3一端、直流母线“+”极，Z-Source变换器第二输出端分别连接电容C3另一端、直流母线“-”极；所述直流母线连接DC/AC逆变器，DC/AC逆变器连接电网；所述直流母线连接能量储存单元，能量储存单元连接直流负载。2.根据权利要求1所述一种适用于电动汽车换电站的光伏发电接入系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫书满，张贤哲，袁峥，殷程，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团机电建设有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51