一种工频隔离大功率充放电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种工频隔离型大功率充放电系统，通过多绕组变压器进行隔离降压，为多个双向AC/DC变换单元提供交流进线电源，双向AC/DC变换单元经过功率切换单元输出至大功率充电终端，功率控制单元控制功率流动方向及功率切换方式，充放电控制单元控制功率流动大小，实现各子单元信息交互，电网与电动车辆的能量双向流动，提升充放电系统利用率及系统效率，降低整站运行成本。同时，本发明专利技术工频隔离型大功率充放电系统，采用自带PFC功能的双向AC/DC变化技术及液冷散热技术，减小电网的谐波污染，提高设备防护等级和充放电效率，可连接不同类型的充放电接口。同类型的充放电接口。同类型的充放电接口。

【技术实现步骤摘要】
一种工频隔离大功率充放电系统


[0001]本专利技术涉及电动汽车大功率充放电
，尤其涉及一种工频隔离大功率充放电系统。

技术介绍

[0002]随着我国电动汽车和充电设施应用规模不断扩大，电能的快速方便补给成为影响电动汽车普及的重要因素，现有充电系统多采用单向AC-DC充电方案，存在充电慢、效率低、不便捷、防护等级低、噪音大以及无法与电网互动等问题，严重制约了电动汽车产业的发展。
[0003]现有解决大功率充电问题在功率单元方面主要采用隔离型多模块并联技术，但是都未从根本上解决充电转换效率、噪音及能量双向流动问题。

技术实现思路

[0004]针对充电系统存在防护等级低、故障率高、噪音大、损耗大及能量不能双向流动的问题，本专利技术提供一种工频隔离大功率充放电系统，减少了功率变换环节，提升了系统的充电效率，实现电动车辆与电网的能量双向互动，进一步本专利技术采用液冷散热技术，提升了设备的防护等级，降低设备的噪音，且充电接口轻巧便捷，实现大功率充电，配合接口转换器，可向前兼容2015 版充电协议，适应不同类型车辆充放电需求。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种工频隔离大功率充放电系统，包括多绕组变压器、功率变换单元、充放电控制单元、功率切换单元以及功率控制单元；
[0006]所述功率变换单元包括N个双向AC/DC变换模块，分别控制所述的多绕组变压器N个副边动力绕组接入和断开；
[0007]所述充放电控制单元用于检测充电或放电需求并发送给所述功率控制单元；/>[0008]所述功率切换单元用于电网向外供电或接收外部放电进行充电的状态切换；
[0009]所述功率控制单元根据充电或放电需求，确定需要启动的双向AC/DC变换模块个数；控制和监测N个双向AC/DC变换模块的状态；控制和监测所述功率切换单元的状态。
[0010]进一步地，所述多绕组变压器包括N+1个副边绕组，其中N个副边绕组为副边动力绕组，1个副边绕组为辅助供电绕组。
[0011]进一步地，N个双向AC/DC变换模块能够实现电能的双向流动，将电网交流电转换直流电输出或将直流电转换为交流电向电网充电。
[0012]进一步地，所述功率切换单元包括N个开关矩阵，每个开关矩阵包括M 个直流开关对应连接至M个直流输出终端；每个开关矩阵将对应的双向AC/DC 变换模块平滑投切进M个直流输出终端。
[0013]进一步地，所述开关矩阵的开关为半导体器件或者高压直流接触器开关。
[0014]进一步地，所述双向AC/DC变换模块为功率模块，各个功率模块输出并联。
[0015]进一步地，所述功率控制单元根据充电或放电需求，确定需要启动的双向AC/DC变
换模块个数包括：根据充电或放电需求的大小及当前各个双向 AC/DC变换模块的状态，以需要改变状态的双向AC/DC变换模块个数最少为原则，确定还需要改变状态的双向AC/DC变换模块的个数，控制对应的双向 AC/DC变换模块和功率切换单元开关阵列开关动作。
[0016]进一步地，所述功率控制单元根据充电或放电需求，确定需要启动的双向AC/DC变换模块个数包括：启动全部双向AC/DC变换模块，并根据充电或放电需求的大小，在N个双向AC/DC变换模块进行平分。
[0017]进一步地，所述充放电控制单元控制输出功率和输入功率大小。
[0018]进一步地，双向AC/DC变换模块采用液冷散热。
[0019]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0020]本专利技术提出的充放电系统，利用多绕组变压器和双向AC/DC功率变换单元组成功率变换部分，降低变压器绕组工艺要求，减少了功率变换环节，提升了系统的充电效率，实现电动车辆与电网的能量双向互动；本专利技术提升了设备的防护等级，降低设备的噪音，且充电接口轻巧便捷，实现大功率充电，配合接口转换器，可向前兼容2015版充电协议，适应不同类型车辆充放电需求。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种工频隔离大功率充放电系统框图；
[0022]图2为本专利技术系统的充电过程示意图；
[0023]图3为本专利技术系统的放电过程示意图；
[0024]图4为本专利技术系统的功率切换单元的示意图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0026]一种工频隔离大功率充放电系统，如图1所示，包括多绕组变压器(绕组数N+1个，N≥2)，功率变换单元(包括N个双向AC/DC变换单元)，功率切换单元、功率控制单元、充放电控制单元及大功率充电终端。所述的多绕组变压器、功率变换单元、功率变换单元、功率切换单元、大功率充电终端依次主电连接；所述功率控制单元与AC/DC变换单元通讯连接，用于双向 AC/DC变换单元的电压、电流采样及功率控制单元的控制和状态监测；所述功率控制单元与功率切换单元通讯连接，用于采集及控制功率切换单元状态。
[0027]多绕组变压器包括原边1个高压绕组，接电网；副边N+1个绕组变压器，其中N个动力绕组连接N个双向AC/DC变换模块，形成一一对应，其中一个副边绕组出现问题，只会导致本路双向AC/DC变换模块故障，不会影响其他副边绕组的正常工作，采用多绕组变压器可提系统可靠性。1个辅助供电绕组为系统供电。该充放电系统可采用集装箱式集中设计，减小了充电系统的占地面积。
[0028]如图2所示，所述大功率充放电系统在电动汽车发出充电需求时，充放电控制单元检测到充电需求，将充电需求通过功率控制单元，功率控制单元根据充电需求大小制定双
向AC/DC功率变换模块启动个数及功率切换单元切换状态，并将指令通过通讯方式进行下发，以满足充电功率要求。为提高系统的工作效率，在满足充电需求的前提下，尽可能少的启动双向AC/DC变化模块数量；也可以根据需求，启动全部模块，功率进行平分。此时的AC/DC 变换模块通过功率切换单元连接到对应的输出终端，功率切换单元为正向电流方向。此时电动汽车作为负荷从能量电网获取能量。
[0029]如图3所示，所述大功率充放电系统在电动汽车发出放电需求时，充放电控制单元检测到放电需求，将放电需求通过功率控制单元，功率控制单元根据放电需求大小制定双向AC/DC功率变换单元启动个数及功率切换单元切换状态，并将指令通过通讯方式进行下发，以满足放电功率要求。为提高系统的工作效率，在满足放电需求的前提下，尽可能少的启动双向AC/DC模块数量；也可以根据需求，启动全部模块，功率进行平分。此时的电动汽车输出通过功率切换单元连接到对应的AC/DC变换模块，功率切换单元为反向电流方向。此时电动汽车作为能量源向电网放电。
[0030]如图4所示，所述的功率切换单元有多个开关矩阵组合而成，开关矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工频隔离大功率充放电系统，其特征是，包括多绕组变压器、功率变换单元、充放电控制单元、功率切换单元以及功率控制单元；所述功率变换单元包括N个双向AC/DC变换模块，分别控制所述的多绕组变压器N个副边动力绕组接入和断开；所述充放电控制单元用于检测充电或放电需求并发送给所述功率控制单元；所述功率切换单元用于电网向外供电或接收外部放电进行充电的状态切换；所述功率控制单元根据充电或放电需求，确定需要启动的双向AC/DC变换模块个数；控制和监测N个双向AC/DC变换模块的状态；控制和监测所述功率切换单元的状态。2.根据权利要求1所述的一种工频隔离大功率充放电系统，其特征是，所述多绕组变压器包括N+1个副边绕组，其中N个副边绕组为副边动力绕组，1个副边绕组为辅助供电绕组。3.根据权利要求1或2所述的一种工频隔离大功率充放电系统，其特征是，N个双向AC/DC变换模块能够实现电能的双向流动，将电网交流电转换直流电输出或将直流电转换为交流电向电网充电。4.根据权利要求1或2所述的一种工频隔离大功率充放电系统，其特征是，所述功率切换单元包括N个开关矩阵，每个开关矩阵包括M个直流开关对应连接至M个直流输出终端；每个开关矩阵将对应的双向AC/DC变换模块平滑投切进M个直流输出终端。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘江华，单栋梁，刘向立，陈枫，李梁，杨昌富，王聪慧，李子久，李国柱，徐利凯，古韶辉，王佰超，贾甜，齐晓祥，许红英，边慧萍，陈伟明，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司许继电气股份有限公司许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：