中压双向换电结构和充电桩系统技术方案

本申请提供一种中压双向换电结构和充电桩系统，涉及电源技术领域，解决了目前的充电场站效率低，能量只可以单向流动的问题，包括多绕组中压降压变压器，包括与电网耦接的原边绕组以及多个副边绕组，多个所述副边绕组相互隔离；多个双向交流直流充电模块，多个所述双向交流直流充电模块分别与多个所述副边绕组耦接。本申请由于多个副边绕组之间相互隔离，因此双向交流直流充电模块可以采用非隔离型的功率拓扑，相对于现有技术，本申请的双向交流直流充电模块减少了高频隔离变压器，充电系统整体的效率得以提高，同时双向交流直流充电模块实现了能量双向流动。模块实现了能量双向流动。模块实现了能量双向流动。

【技术实现步骤摘要】
中压双向换电结构和充电桩系统


[0001]本申请涉及电源
，具体涉及一种中压双向换电结构和充电桩系统。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的普及，对直流充电桩的需求越来越多，充电桩功率的要求越来越大。城市内以及高速公路服务区对于直流充电桩场站需求急速增加，单个场站内的充电桩数量也增加。因此未来充电场站需求的配电功率也会相应增加，为了更有效地利用电网的配电功率，需要一种高效率的充电技术。
[0003]随着电动汽车的普及与智能电网的发展，电动汽车与电网互动技术(Vehi cle
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grid，V2G)正受到人们的关注。V2G技术利用电动汽车作为储能单元，实现电动汽车与电力系统之间能量的可控交换，电动汽车达到一定规模后，当电网负荷过高时，可以将闲置电动汽车作为储能单元耦接于电力系统，控制其对电网放电；当电网负荷过低时，控制电动汽车充电存储电网过剩电量。通过V2G模式，可以在电网电价高时向电网售电；在电网低时，向电网购电。因此充电技术也需要具有能量双向流动的特点。
[0004]目前的常用的充电场站架构，存在一定的局限性，从中压电网到汽车所需的直流电，通常会经过两个变压器，一个是中压转低压的降压变压器，一个是隔离型充电桩内部的高频变压器，高频变压器实现车与车之间隔离，因而目前充电场站整体效率偏低，浪费电能，增加电网负担，另一个局限是能量只可以单向流动，无法将电动汽车电池的能量反馈回电网。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种简化充电场站整体的架构，使充电系统整体效率提高，同时能够实现能量在电网和充电桩之间双向流动的中压双向换电结构和充电桩系统。
[0006]一方面，本申请提供一种中压双向换电结构，包括：
[0007]多绕组中压降压变压器，包括与电网耦接的原边绕组以及多个副边绕组，多个所述副边绕组相互隔离，所述多绕组中压降压变压器用于将电网的中压交流电源转换目标交流电源；
[0008]多个双向交流直流充电模块，多个所述双向交流直流充电模块分别与多个所述副边绕组耦接，所述双向交流直流充电模块用于进行所述副边绕组和所述多个外部连接的用户设备之间的双向电源转换和双向电源传输。
[0009]在本申请一种可能的实现方式中，所述双向交流直流充电模块包括三相交流直流变换单元和双向直流直流变换单元；
[0010]三相交流直流变换单元，耦接于所述多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间，所述三相交流直流变换单元用于进行所述目标交流电源和低压直流电源的双向电源转换，并进行多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间的双向电源传输；
[0011]双向直流直流变换单元，耦接于所述三相交流直流变换单元，用于进行所述低压
直流电源和目标直流电源的双向电源转换，并进行所述三相交流直流变换单元和所述用户设备之间的双向电源传输。
[0012]在本申请一种可能的实现方式中，所述三相交流直流变换单元包括：
[0013]三相三电平逆变部，所述三相三电平逆变部用于进行所述目标交流电源和所述低压直流电源的双向电源转换；
[0014]两个母线电容，两个所述母线电容相互串联且并联于所述三相三电平逆变部和所述双向直流直流变换单元之间，两个所述母线电容用于控制所述三相交流直流变换单元和所述双向直流直流变换单元的通断。
[0015]在本申请一种可能的实现方式中，所述三相三电平逆变部包括三相T型三电平电路，所述三相T型三电平电路包括三个第一相线、第一中性线和和三相第一桥臂，三相所述第一桥臂均与所述两个母线电容并联，所述第一中性线与两个所述母线电容之间的连接中点耦接，每相所述第一桥臂均包括：
[0016]两个第一开关管，两个所述第一开关管串联且两个所述第一开关管之间形成第一连接点，三相所述第一桥臂的第一连接点分别与三个所述第一相线耦接；
[0017]两个第一钳位开关管，所述第一连接点与所述连接中点之间耦接有两个反向串联的所述第一钳位开关管。
[0018]在本申请一种可能的实现方式中，所述三相三电平逆变部包括三相I型三电平电路，所述三相I型三电平电路包括三个第二相线、第二中性线和三相第二桥臂，三相所述第二桥臂均与所述两个母线电容并联，每相所述第二桥臂包括相互串联的第一上桥臂和第一下桥臂，所述第一上桥臂和所述第一下桥臂之间形成第二连接点，三相所述第二桥臂的第二连接点分别与三个所述第二相线耦接；
[0019]所述第一上桥臂包括两个串联的第二开关管，两个所述第二开关管之间形成第三连接点，所述第一下桥臂包括两个串联的第三开关管，两个所述第三开关管之间形成第四连接点；
[0020]所述第二桥臂还包括串联于所述第三连接点和所述第四连接点之间的两个第一钳位二极管，两个所述第一钳位二极管之间形成第五连接点；
[0021]所述第二中性线与每相所述第二桥臂的所述第五连接点以及两个所述母线电容之间的连接中点耦接。
[0022]在本申请一种可能的实现方式中，所述三相三电平逆变部包括三相有源中性点箝位型三电平电路，所述三相有源中性点箝位型三电平电路包括三个第三相线、第三中性线和三相第三桥臂，三相所述第三桥臂均与所述两个母线电容并联，每相所述第三桥臂包括相互串联的第二上桥臂和第二下桥臂，所述第二上桥臂和所述第二下桥臂之间形成第六连接点，三相所述第三桥臂的第六连接点分别与三个所述第三相线耦接；
[0023]所述第二上桥臂包括两个串联的第四开关管，两个所述第四开关管之间形成第七连接点，所述第二下桥臂包括两个串联的第五开关管，两个所述第五开关管之间形成第八连接点；
[0024]所述第三桥臂还包括串联于所述第七连接点和所述第八连接点之间的两个第二钳位开关管，两个所述第二钳位开关管之间形成第九连接点；
[0025]所述第三中性线与每相所述第三桥臂的所述第九连接点以及两个所述母线电容
之间的连接中点耦接。
[0026]在本申请一种可能的实现方式中，所述双向交流直流充电模块还包括：
[0027]滤波单元，所述滤波单元耦接于所述副边绕组和所述三相交流直流变换单元之间，用于对所述副边绕组与所述三相交流直流变换单元之间传输的目标交流电源进行滤波。
[0028]在本申请一种可能的实现方式中，所述双向交流直流充电模块还包括：
[0029]预充电单元，所述预充电单元耦接于所述滤波单元和所述三相交流直流变换单元之间，用于抑制所述目标交流电源中的瞬时浪涌电流。
[0030]在本申请一种可能的实现方式中，所述三相交流直流变换单元还包括：
[0031]多个滤波电感，多个所述滤波电感的一端均耦接于所述预充电单元，多个所述滤波电感的另一端均耦接于所述三相三电平逆变部，多个所述滤波电感用于对目标交流电源进行滤波。
[0032]另一方面，本申请提供一种充电桩系统，所述充电桩系统包括如所述的中压双向换电结构。
[0033]本申请提出的中压双向换电结构主要由多绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中压双向换电结构，其特征在于，包括：多绕组中压降压变压器，包括与电网耦接的原边绕组以及多个副边绕组，多个所述副边绕组相互隔离，所述多绕组中压降压变压器用于将电网的中压交流电源转换为目标交流电源；多个双向交流直流充电模块，多个所述双向交流直流充电模块分别与多个所述副边绕组耦接，所述双向交流直流充电模块用于进行所述副边绕组和所述多个外部连接的用户设备之间的双向电源转换和双向电源传输。2.如权利要求1所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述双向交流直流充电模块包括三相交流直流变换单元和双向直流直流变换单元；三相交流直流变换单元，耦接于所述多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间，所述三相交流直流变换单元用于进行所述目标交流电源和低压直流电源的双向电源转换，并进行多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间的双向电源传输；双向直流直流变换单元，耦接于所述三相交流直流变换单元，用于进行所述低压直流电源和目标直流电源的双向电源转换，并进行所述三相交流直流变换单元和所述用户设备之间的双向电源传输。3.如权利要求2所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相交流直流变换单元包括：三相三电平逆变部，所述三相三电平逆变部用于进行所述目标交流电源和所述低压直流电源的双向电源转换；两个母线电容，两个所述母线电容相互串联且并联于所述三相三电平逆变部和所述双向直流直流变换单元之间，两个所述母线电容用于控制所述三相交流直流变换单元和所述双向直流直流变换单元的通断。4.如权利要求3所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相三电平逆变部包括三相T型三电平电路，所述三相T型三电平电路包括三个第一相线、第一中性线和三相第一桥臂，三相所述第一桥臂均与所述两个母线电容并联，所述第一中性线与两个所述母线电容之间的连接中点耦接，每相所述第一桥臂均包括：两个第一开关管，两个所述第一开关管串联且两个所述第一开关管之间形成第一连接点，三相所述第一桥臂的第一连接点分别与三个所述第一相线耦接；两个第一钳位开关管，所述第一连接点与所述连接中点之间耦接有两个反向串联的所述第一钳位开关管。5.如权利要求3所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相三电平逆变部包括三相I型三电平电路，所述三相I型三电平电路包括三个第二相线、第二中性线和与三相第二桥臂，三相所述第二桥臂均与所述两个母线电容并联，每相所述第二桥臂包括相互串联的第一上桥臂和第一下桥臂，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王越天，
申请(专利权)人：上海安世博能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：