基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统及方法，属于电动汽车充电桩技术领域，在交流慢充桩相连有提供交流电源的慢充接口，慢充接口连接有AC/DC变换器；AC/DC变换器通过直流母线连接有第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；第一DC/DC变换器连接有能量缓存控制器；第二DC/DC变换器连接直流快充接口，能量缓存控制器连接多个可移动储能装置，通过优化各个MOSFET开关管的开关状态实现所有可移动储能装置的最优拓扑连接。本发明专利技术对可从电网获取能量，进行存储，在电网低谷时，可反馈能量给电网，缓解了配电网扩容需求、降低了配网投资、提高了配网运行效率、保证了配电网安全平稳运行，利用储能技术对配电电网进行削峰填谷，减少电网所受的冲击性。

The power improvement system and method of charging pile based on bidirectional energy buffer

【技术实现步骤摘要】
基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统及方法
本专利技术涉及电动汽车充电桩
，具体涉及一种减少了电网流出的功率、降低了电网受到的冲击的基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统及方法。
技术介绍
现有电动汽车充电桩具有充电时间过长以及不便利的缺点，因此采用大功率充电桩成为必然趋势。现有电动汽车充电桩施行的大功率快速充电以高功率直流充电桩为主，直流桩不但成本高且对配网的容量要求极高，当大量需要充电的电动汽车接入配电网中，电动汽车充电负荷将会对电网的安全与稳定产生影响，对配电网产生较大的冲击。然而，通过配电网扩容改造、增加直流快速充电桩来满足间歇式充电桩功率需求，不仅极大增加了配电网改造扩容投资，也将导致配电网资产闲置、设备利用率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种减少了电网流出的功率、降低了电网受到的冲击的基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统及方法，以解决上述
技术介绍
中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：一方面，本专利技术提供的一种基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统，该系统在交流慢充桩相连有提供交流电源的慢充接口，所述慢充接口连接有AC/DC变换器；所述AC/DC变换器通过直流母线连接有第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；其中，所述AC/DC变换器用于为所述直流母线提供电能；所述第一DC/DC变换器连接有能量缓存控制器，所述电能通过所述第一DC/DC变换器在所述直流母线和所述能量缓存控制器间双向流动；所述第二DC/DC变换器连接直流快充接口，所述第二DC/DC变换器用于将由直流母线提供的电能转换为直流快充标准电压，通过所述直流快充接口为电动汽车充电；所述能量缓存控制器连接有多个可移动储能装置，所述能量缓存控制器用于通过优化各个MOSFET开关管的开关状态实现所有可移动储能装置的最优拓扑连接。另一方面，本专利技术提供一种基于双向能量缓存的充电桩功率提升方法，该方法包括如下流程步骤：步骤S110：确定所有可移动储能装置的大于负载消耗电量E0的α倍的总电量E；其中，α为能量缓存的电量冗余系数；步骤S120：确定所有可移动储能装置的大于直流母线电压V0的β倍的总电压V；其中，β为能量缓存的电压冗余系数；步骤S130：确定所有可移动储能装置的大于负载消耗功率P0的γ倍的总最大放电功率P；其中，γ为能量缓存的功率冗余系数；步骤S140：根据E、V和P，结合非线性优化算法求解各个MOSFET开关管的最优开关状态，实现各个可移动储能装置连接拓扑的动态改变。优选的，所述步骤S110中，所述总电量E满足：其中，SOCi为第i个可移动储能装置的电池荷电状态，Ci为第i个可移动储能装置的电池容量，U为当前充电桩中所有可移动储能装置的集合。优选的，所述α的取值范围为1.2-1.5。优选的，所述步骤S120中，所述总电压V满足：其中，Vi为第i个可移动储能装置的开路电压。优选的，所述β的取值范围为2-3。优选的，所述步骤S130中，所述总最大放电功率P满足：其中，Pi为第i个可移动储能装置的最大放电功率。优选的，所述γ的取值范围为2-5。本专利技术有益效果：与传统的充电桩相比，对电动汽车充电时，可从电网获取能量，进行存储，在电网低谷时，可反馈能量给电网，将电量充到电动汽车，缓解了配电网扩容需求、降低了配网投资、提高了配网运行效率、保证了配电网安全平稳运行，利用储能技术对配电电网进行削峰填谷，减少电网所受的冲击性。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1所述的基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统功能原理框图。图2为本专利技术实施例2所述的基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统功能原理框图。具体实施方式下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本专利技术所必须的。实施例1如图1所示，本专利技术实施例1提供一种基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统，该系统在交流慢充桩相连有提供交流电源的慢充接口，所述慢充接口连接有AC/DC变换器；所述AC/DC变换器通过直流母线连接有第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；其中，所述AC/DC变换器用于为所述直流母线提供电能；所述第一DC/DC变换器连接有能量缓存控制器，所述电能通过所述第一DC/DC变换器在所述直流母线和所述能量缓存控制器间双向流动；所述第二DC/DC变换器连接直流快充接口，所述第二DC/DC变换器用于将由直流母线提供的电能转换为直流快充标准电压，通过所述直流快充接口为电动汽车充电；所述能量缓存控制器的接口1至接口N分别连接有一个可移动储能装置，通过优化各个MOSFET开关管的开关状态可实现所有可移动储能装置的最优拓扑连接。本专利技术实施例1中，利用上述系统进行充电桩功率提升方法，包括如下流程步骤：步骤S110：确定所有可移动储能装置的大于负载消耗电量E0的α倍的总电量E；其中，α为能量缓存的电量冗余系数；步骤S120：确定所有可移动储能装置的大于直流母线电压V0的β倍的总电压V；其中，β为能量缓存的电压冗余系数；步骤S130：确定所有可移动储能装置的大于负载消耗功率P0的γ倍的总最大放电功率P；其中，γ为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统，其特征在于：在交流慢充桩相连有提供交流电源的慢充接口，所述慢充接口连接有AC/DC变换器；所述AC/DC变换器通过直流母线连接有第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；其中，所述AC/DC变换器用于为所述直流母线提供电能；所述第一DC/DC变换器连接有能量缓存控制器，所述电能通过所述第一DC/DC变换器在所述直流母线和所述能量缓存控制器间双向流动；所述第二DC/DC变换器连接直流快充接口，所述第二DC/DC变换器用于将由直流母线提供的电能转换为直流快充标准电压，通过所述直流快充接口为电动汽车充电；所述能量缓存控制器连接有多个可移动储能装置，所述能量缓存控制器用于通过优化各个MOSFET开关管的开关状态实现所有可移动储能装置的最优拓扑连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统，其特征在于：在交流慢充桩相连有提供交流电源的慢充接口，所述慢充接口连接有AC/DC变换器；所述AC/DC变换器通过直流母线连接有第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；其中，所述AC/DC变换器用于为所述直流母线提供电能；所述第一DC/DC变换器连接有能量缓存控制器，所述电能通过所述第一DC/DC变换器在所述直流母线和所述能量缓存控制器间双向流动；所述第二DC/DC变换器连接直流快充接口，所述第二DC/DC变换器用于将由直流母线提供的电能转换为直流快充标准电压，通过所述直流快充接口为电动汽车充电；所述能量缓存控制器连接有多个可移动储能装置，所述能量缓存控制器用于通过优化各个MOSFET开关管的开关状态实现所有可移动储能装置的最优拓扑连接。2.一种基于双向能量缓存的充电桩功率提升方法，其特征在于，包括如下流程步骤：步骤S110：确定所有可移动储能装置的大于负载消耗电量E0的α倍的总电量E；其中，α为能量缓存的电量冗余系数；步骤S120：确定所有可移动储能装置的大于直流母线电压V0的β倍的总电压V；其中，β为能量缓存的电压冗余系数；步骤S130：确定所有可移动储能装置的大于负载消耗功率P0的γ倍的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张放，杨甜甜，王小君，和敬涵，许寅，吴翔宇，何大伟，严英，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11