一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，包括三相變壓器、交流母線、整流器、直流母線、直流充電樁和電動汽車；充電站交流進線經(jīng)三相變壓器降壓隔離后連接充電站交流母線，交流母線連接有整流器，經(jīng)過整流器整流后接入充電站直流母線，所述直流充電樁連接直流母線，直流充電樁連接電動汽車，為電動汽車提供電能。本實用新型整流器分布式接入、直流母線供電和大功率直流固態(tài)開關的供電結構，在不增加整流器技術難度和成本的基礎上，解決了設備利用率和大電流充電之間的矛盾，為快速充電提供了一種解決方案。
【專利說明】
一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]由于能源安全和氣候變化問題日益突出，世界許多國家把交通電氣化作為減少石油依賴、溫室氣體和污染物排放的重要舉措。我國也把發(fā)展電動汽車作為節(jié)能減排和新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。隨著電池、電機等關鍵技術的不斷突破和成本的快速下降，電動汽車商業(yè)化應用前景逐步清晰。
[0003]隨著電動汽車的推廣和普及，電動汽車充電站是電動汽車的重要基礎支撐系統(tǒng)，對電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大影響。而現(xiàn)在充電站系統(tǒng)主接線主要采用分布式供電方式，即每個整流器獨立接入交流母線，具有完整的功率變換電路。由于充電機獨立分布工作，系統(tǒng)要求冗余度高，效率低，諧波和無功問題比較嚴重，整流器調(diào)度控制復雜，尤其在要求快速充電的情況下，系統(tǒng)冗余度會更高，設備閑置和資源浪費嚴重。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為了解決上述問題，提出了一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠避免目前分布式供電方式下充電機調(diào)度控制復雜，快速充電與系統(tǒng)冗余度高、設備閑置、資源浪費嚴重的現(xiàn)象。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，包括三相變壓器、交流母線、整流器、直流母線、直流充電樁和電動汽車；充電站交流進線經(jīng)三相變壓器降壓隔離后連接充電站交流母線，交流母線連接有整流器，經(jīng)過整流器整流后接入充電站直流母線，所述直流充電樁連接直流母線，直流充電樁連接電動汽車，為電動汽車提供電能。
[0007]所述交流母線上連接有其它負載。
[0008]所述交流母線之間連接有母聯(lián)斷路器，斷路器兩端安裝隔離開關，負載和母線之間安裝有斷路器和隔離開關，負載均布于兩段母線之上。
[0009]所述整流器包括APFC功率因數(shù)整流校正電路、DC/AC逆變電路和同步整流電路，APFC功率因數(shù)校正采用無橋電路結構，根據(jù)交流電壓的波形和相位控制輸入電流，使其波形正弦化，相位接近電網(wǎng)電壓相位，輸入功率因數(shù)大于等于0.999，DC/AC、同步整流電路采用PFM控制，控制開關頻率接近線路固有頻率，開關管在電流過零點同步開通和關斷。
[0010]所述整流器為三相交流輸入，輸出電壓高于電動汽車蓄電池滿電最高電壓，應均勻接入充電站直流母線，提供直流電能。
[0011]所述交流母線采用單母線分段接線，每段母線至少承擔充電站設計負荷的60%，對于經(jīng)常滿負荷運行的充電站，應至少承擔充電站設計負荷的70%。
[0012]所述交流母線上設置若干個有集中式諧波治理和無功補償裝置，且集中式諧波治理和無功補償裝置均布于各段母線。
[0013]所述三相變壓器為降壓變壓器，其將電網(wǎng)側電壓降低到充電站交流母線電壓。
[0014]所選直流母線電壓高于電動汽車蓄電池滿電最高電壓，方便為蓄電池充電，直流母線與交流分段母線相對應。
[0015]所述直流充電樁包括連接著的控制電路和大功率直流固態(tài)開關，所述開關的電流額定值不低于充電站快充要求。
[0016]所述的控制電路至少包括人機界面、通訊、控制功能，能上傳本地信息并接收本地或控制中心的指令，輸出固態(tài)開關驅(qū)動信號，從而控制充電電流和電壓。
[0017]優(yōu)選地，整流器宜采用雙電源供電。
[0018]優(yōu)選地，整流器采用分布式接入，功率與現(xiàn)有技術水平相適應。
[0019]優(yōu)選地，直流母線宜采用雙母線接線，各母線負荷應均勻。
[0020]本實用新型的有益效果為:
[0021](I)本實用新型整合利用交直流母線主接線、APFC功率因數(shù)校正、諧振軟開關、同步整流、大功率直流固態(tài)開關等技術，有效的對充電站設備進行配置，降低設備冗余度，提高設備利用率和設備的負荷率，有效的降低充電站建設成本，并使設備工作在較優(yōu)的工作狀態(tài)下，提高了整體能效，解決了系統(tǒng)整體效率低，設備利用率低，故障率高的問題；
[0022](2)本實用新型整流器分布式接入、直流母線供電和大功率直流固態(tài)開關的供電結構，在不增加整流器技術難度和成本的基礎上，解決了設備利用率和大電流充電之間的矛盾，為快速充電提供了一種解決方案；
[0023](3)本實用新型采用直流母線供電的方式，整流器不直接給電池充電，可以工作在優(yōu)化的工作狀態(tài)，分布式整流器給直流母線供電，直流電壓穩(wěn)定性較優(yōu)，大功率直流固態(tài)開關僅控制充電電流，充電站的控制和調(diào)度得以簡化；
[0024](4)本實用新型提出的直流充電樁，采用大功率直流固態(tài)開關，結構和控制都比較簡單，正常工作時兩端壓差小，損耗低效率高，也可以調(diào)整輸出電壓，具有一定的靈活性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型實施例中電動汽車充電站系統(tǒng)主接線拓撲結構示意圖；
[0026]圖2是本實用新型實施例中交流母線接線示意圖；
[0027]圖3是本實用新型實施例中直流母線接線示意圖；
[0028]圖4是本實用新型實施例中整流器結構示意圖；
[0029]圖5是本實用新型實施例中直流充電樁結構示意圖；
[0030]圖6是本實用新型實施例中固態(tài)開關結構示意圖。
【具體實施方式】
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[0031]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0032]如圖1所示，提供一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線方式，包括三相變壓器、交流母線、整流器、直流母線、直流充電樁和電動汽車。充電站交流進線經(jīng)三相變壓器降壓隔離后接入充電站交流母線，經(jīng)整流器整流后接入充電站直流母線，所述直流充電樁接于直流母線，為電動汽車提供電能。
[0033]如圖2所示，提供一種電動汽車充電站的交流母線接線方式。交流母線采用單母線分段接線，變壓器為兩個三繞組降壓變壓器，每臺降壓變壓器連接一段母線，變壓器和母線之間應安裝斷路器和隔離開關，應能承擔充電站60%的容量，對重要地位的充電站應能承擔70%的容量。兩段母線之間應安裝母聯(lián)斷路器，斷路器兩端安裝隔離開關，整流器等負載和母線之間宜安裝斷路器和隔離開關，負載均布于兩段母線之上。正常情況下，兩段母線分列運行。
[0034]如圖3所示，提供一種電動汽車充電站的直流母線接線方式。直流母線采用雙母線接線，兩段母線之間應安裝母聯(lián)斷路器，斷路器兩端安裝隔離開關，整流器和母線之間宜安裝斷路器和隔離開關，充電樁和直流母線之間應安裝斷路器和隔離開關。正常情況下，雙母線并列運行。
[0035]如圖4所示，所述整流器為三相交流輸入，采用APFC整流校正電路、DC/AC逆變電路和同步整流電路。APFC功率因數(shù)校正采用無橋電路結構，根據(jù)交流電壓的波形和相位控制輸入電流，使其波形正弦化，相位接近電網(wǎng)電壓相位，輸入功率因數(shù)接近于KDC/AC、同步整流電路采用PFM控制，控制開關頻率接近線路固有頻率，開關管在電流過零點同步開通和關斷。
[0036]如圖5所示，所述直流充電樁包括控制電路和采用PWM控制的電流可控的大功率直流固態(tài)開關?？刂齐娐分辽侔ㄈ藱C界面、通訊、控制功能，能上傳本地信息并接收本地或控制中心的指令，輸出固態(tài)開關驅(qū)動信號，從而控制充電電流。
[0037]如圖6所示，所述固態(tài)開關包括大功率開關器件、續(xù)流二極管、濾波電感、電容和輸出二極管及采樣器件等。開關管導通時，直流母線通過開關管、濾波電感和輸出二極管給電動汽車充電，同時給電感和電容充電。開關管截止時，負載電流經(jīng)續(xù)流二極管、電感、輸出二極管續(xù)流，電容主要功能穩(wěn)定充電電壓。通過PWM調(diào)制波控制開關管周期性開關的占空t匕，即可控制輸出電流的大小，這種固態(tài)開關具有電路簡單、體積小、效率高、紋波低、帶負載能力強等特點。
[0038]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:包括三相變壓器、交流母線、整流器、直流母線、直流充電樁和電動汽車；充電站交流進線經(jīng)三相變壓器降壓隔離后連接充電站交流母線，交流母線連接有整流器，經(jīng)過整流器整流后接入充電站直流母線，所述直流充電樁連接直流母線，直流充電樁連接電動汽車，為電動汽車提供電能。
2.如權利要求1所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述交流母線上連接有其它負載。
3.如權利要求1所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述交流母線之間連接有母聯(lián)斷路器，斷路器兩端安裝隔離開關，負載和母線之間安裝有斷路器和隔離開關，負載均布于兩段母線之上。
4.如權利要求1所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述整流器包括APFC功率因數(shù)整流校正電路、DC/AC逆變電路和同步整流電路，APFC功率因數(shù)校正采用無橋電路結構，根據(jù)交流電壓的波形和相位控制輸入電流，使其波形正弦化，DC/AC、同步整流電路采用PFM控制，控制開關頻率接近線路固有頻率，開關管在電流過零點同步開通和關斷。
5.如權利要求4所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述整流器為三相交流輸入，輸出電壓高于電動汽車蓄電池滿電最高電壓，應均勻接入充電站直流母線，提供直流電能。
6.如權利要求1所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述交流母線采用單母線分段接線，每段母線至少承擔充電站設計負荷的60%，對于經(jīng)常滿負荷運行的充電站，應至少承擔充電站設計負荷的70 %。
7.如權利要求6所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述交流母線上設置若干個有集中式諧波治理和無功補償裝置，且集中式諧波治理和無功補償裝置均布于各段母線。
8.如權利要求1所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述三相變壓器為降壓變壓器，其將電網(wǎng)側電壓降低到充電站交流母線電壓。
9.如權利要求1所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所選直流母線電壓高于電動汽車蓄電池滿電最高電壓，方便為蓄電池充電，直流母線與交流分段母線相對應。
10.如權利要求1所述的一種電動汽車充電站系統(tǒng)主接線系統(tǒng)，其特征是:所述直流充電樁包括連接著的控制電路和大功率直流固態(tài)開關，所述開關的電流額定值不低于充電站快充要求。
【文檔編號】H02J7/02GK204190425SQ201420557576
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權日:2014年9月26日
【發(fā)明者】黃德旭, 高玉明, 張華棟, 郭亮, 李崗, 苗文靜, 李建祥, 劉海波 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院, 山東魯能智能技術有限公司