一种高压直挂充电桩及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种高压直挂充电桩及其控制方法，涉及高压配网出口充电装置技术领域，包括控制单元，以及依次连接的储能单元、逆变单元、滤波单元、高频变压器和动态电压调节单元还分别与配电网和直流充电桩连接；控制单元分别与逆变单元、配电网和储能单元连接；根据配电网输出电压和直流充电桩的额定输入电压的差值确定补偿电压，并将补偿电压与配电网输出电压叠加后，将叠加后的电压传输至直流充电桩，通过充电桩控制电路和储能模块配合实现了能量动态交换的特性以及储能模块与充电桩模块之间的电气隔离，提高了高压直挂充电桩的可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直挂充电桩及其控制方法


[0001]本专利技术涉及在高压配网出口充电装置
，特别是涉及一种高压直挂充电桩及其控制方法。

技术介绍

[0002]从当前国内现状来看，电力的碳排放占绝对重要部分，制造业、建筑、交通部门的二氧化碳排放量占比也相对较高。未来几十年，实现“碳中和”的进程将深刻改变国内的能源消费结构，能源领域将迎来根本性的变革，未来我国实现“碳中和”将从供能、用能端两方面入手。供能端，化石能源发电是电力部门碳排放的主要来源，未来将主要通过光伏、风电等可再生能源的替代减排；用能端，交通领域新能源化以及工业领域的电动化将是主要减排方式。
[0003]电动汽车作为解决能源危机和环境污染的重要途径之一，得到广泛关注并获得了迅速发展。新能源汽车的发展与使用可保障我国能源安全和保护生态环境，得到政府和企业的大力支持，截至2020年6月底，全国新能源汽车保有量417万辆，与2019年年底相比增加36万辆，增长9.45％。预计到2025年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20％左右，充换电服务网络便捷高效。电动汽车可作为电源或负荷运行，若作为不可调负荷运行存在波动性、间歇性以及反调峰特性等问题，高比例接入时严重危害电网的稳定性与可靠性，给配电网的电压与频率控制带来极大挑战。因此，如果要想实现分布式负荷大规模应用，就必须研究能量管理策略，解决源
‑
荷的协调控制。微电网作为一个能够实现自我控制、保护和能量管理的独立整体运行，在电网、用户和分布式电源之间形成了一个交互的中间层，通过提升三者协调运行的水平，有效减小分布式电源大量分散接入对电网的不利影响，同时可以满足用户对供电可靠性和多样性的需求。根据公共母线电压的类型，微电网可分为直流微电网、交流微电网和交直流混合微电网。交流并网需要增加多个交直流转换环节，会降低整体效率；而直流并网且直流供电，可以减少电能的转换次数。再者，与交流配电网相比，直流配电网占地面积更小，具有更强的供电能力、更灵活的控制能力。因此，大多数可再生能源的固有直流发电以及直流负载的快速增长使得直流微电网成为电力系统中更具有吸引力的选择。
[0004]相比于交流配电网，直流配电电能质量没有频率和相位问题，电能质量较高，但是当前直流配电系统中依然存在着关键性的电能质量问题。直流微网中分布式电源较多，而分布式电源的输出功率不稳，易导致直流微电网出现电能质量问题：在低压直流配电网，分布式电源输出、负荷、以及系统运行方式等因素变化都会导致配电网中功率不平衡，而直流微电网中电压偏差的根本原因就是功率不平衡。
[0005]当前，直流微电网电能质量问题治理设备研究较少。为了避免电压扰动影响充电桩输出功率与输出电压质量，在高压直挂充电桩中通过增加动态电压调节单元能够保护关键、敏感负荷避免受供电端电压跌落和骤升等一系列电压偏差的影响。截至目前，关于高压直挂技术的研究多集中于储能系统领域，且多着手于交流电力变换系统，关于结合储能模
组实现电压稳定的直流充电桩技术研究较少。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种高压直挂充电桩及其控制方法，通过充电桩控制电路和储能模块配合实现了能量动态交换的特性以及储能模块与充电桩模块之间的电气隔离，提高了高压直挂充电桩的可靠性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种高压直挂充电桩，包括：
[0009]控制单元，以及依次连接的储能单元、逆变单元、滤波单元、高频变压器和动态电压调节单元；
[0010]所述动态电压调节单元还分别与配电网和直流充电桩连接；
[0011]所述控制单元分别与所述逆变单元、配电网和所述储能单元连接；
[0012]所述控制单元用于在配电网输出电压和所述直流充电桩的额定输入电压的差值不为零时，控制所述储能单元输出直流电压，并控制所述逆变单元将所述直流电压逆变为交流电压；
[0013]所述滤波单元用于对所述交流电压进行滤波处理；
[0014]所述高频变压器用于对滤波处理后的交流电压进行升频升压处理；
[0015]所述动态电压调节单元用于根据所述差值的正负调节所述升频升压处理后的交流电压的方向，得到补偿电压，并将所述补偿电压与配电网输出电压叠加后，将叠加后的电压传输至直流充电桩。
[0016]可选的，所述逆变单元具体包括：
[0017]第一全桥逆变结构和第一电容；
[0018]所述第一电容与所述储能单元连接；
[0019]所述第一全桥逆变结构包括两个并联的半桥结构；每个所述半桥结构均包括两个串联的桥臂；每个所述桥臂均包括并联的开关器件和二极管；
[0020]第一全桥逆变结构中两个所述半桥结构并联得到的两个公共端分别与所述第一电容的两端连接；
[0021]所述第一全桥逆变结构中的两个桥臂公共端分别滤波单元连接；所述桥臂公共端为同一半桥结构中两个桥臂的公共端。
[0022]可选的，所述滤波单元具体包括：
[0023]第一电感、第二电感和第二电容；
[0024]所述第一电感的第一端和所述第二电感的第一端分别与所述第一全桥逆变结构中的两个桥臂公共端连接；
[0025]所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端分别与所述第二电容的两端连接；
[0026]所述第二电容的两端还分别与高频变压器一次侧的两端连接。
[0027]可选的，所述储能单元为蓄电池。
[0028]可选的，所述动态电压调节单元具体包括：
[0029]第二全桥逆变结构和第三电容；
[0030]所述第二全桥逆变结构与所述第一全桥逆变结构的结构相同；
[0031]所述第二全桥逆变结构中两个半桥结构并联得到的两个公共端分别与配电网和所述直流充电桩连接；
[0032]所述第二全桥逆变结构中两个半桥结构并联得到的两个公共端还分别与所述第三电容的两端连接；
[0033]所述第二全桥逆变结构中的两个桥臂公共端分别所述高频变压器的二次侧的两端连接。
[0034]可选的，所述动态电压调节单元还包括：
[0035]旁路开关；
[0036]所述旁路开关与所述第三电容并联。
[0037]可选的，所述直流动态电压调节器还包括：
[0038]第三电感；
[0039]所述第三电感设置于所述动态电压调节单元与所述直流充电桩之间。
[0040]一种高压直挂充电桩控制方法，所述控制方法应用于上述的高压直挂充电桩，所述控制方法包括：
[0041]获取配电网输出电压；
[0042]在配电网输出电压和直流充电桩的额定输入电压的差值不为零时，控制所述储能单元输出直流电压，并控制所述逆变单元将所述直流电压逆变为交流电压；
[0043]对所述交流电压进行滤波处理；
[0044]对滤波处理后的交流电压进行升频升压处理；
[0045]根据所述差值的正负调节升频升压处理后的交流电压的方向，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直挂充电桩，其特征在于，包括：控制单元，以及依次连接的储能单元、逆变单元、滤波单元、高频变压器和动态电压调节单元；所述动态电压调节单元还分别与配电网和直流充电桩连接；所述控制单元分别与所述逆变单元、配电网和所述储能单元连接；所述控制单元用于在配电网输出电压和所述直流充电桩的额定输入电压的差值不为零时，控制所述储能单元输出直流电压，并控制所述逆变单元将所述直流电压逆变为交流电压；所述滤波单元用于对所述交流电压进行滤波处理；所述高频变压器用于对滤波处理后的交流电压进行升频升压处理；所述动态电压调节单元用于根据所述差值的正负调节所述升频升压处理后的交流电压的方向，得到补偿电压，并将所述补偿电压与配电网输出电压叠加后，将叠加后的电压传输至直流充电桩。2.根据权利要求1所述的一种高压直挂充电桩，其特征在于，所述逆变单元具体包括：第一全桥逆变结构和第一电容；所述第一电容与所述储能单元连接；所述第一全桥逆变结构包括两个并联的半桥结构；每个所述半桥结构均包括两个串联的桥臂；每个所述桥臂均包括并联的开关器件和二极管；第一全桥逆变结构中两个所述半桥结构并联得到的两个公共端分别与所述第一电容的两端连接；所述第一全桥逆变结构中的两个桥臂公共端分别滤波单元连接；所述桥臂公共端为同一半桥结构中两个桥臂的公共端。3.根据权利要求2所述的一种高压直挂充电桩，其特征在于，所述滤波单元具体包括：第一电感、第二电感和第二电容；所述第一电感的第一端和所述第二电感的第一端分别与所述第一全桥逆变结构中的两个桥臂公共端连接；所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端分别与所述第二电容的两端连接；所述第二电容的两端还分别与高频变压器一次侧的两端连接。4.根据权利要求1所述的一种低成本的超大功率高压直挂充电桩，其特征在于，所述储能单...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚钢，周荔丹，安尔东，顾重仁，
申请(专利权)人：上海寰晟电力能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：