基於直流微電網的電動汽車供電裝置製造方法
2024-03-10 02:25:15 1
基於直流微電網的電動汽車供電裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於直流微電網的電動汽車供電裝置，包括以下模塊：包括有直流母線、連接於直流母線上的用於供電的供電模塊、以及連接於直流母線上用於電力供電輸出的儲能模塊，所述的儲能模塊包括超級電容、蓄電池、電動汽車蓄電池和連接控制單元，所述的電動汽車蓄電池通過斷路器與蓄電池相連，超級電容、蓄電池和電動汽車蓄電池通過雙向直流功率變換器連接至多向選擇開關，該多向選擇開關的輸入端與直流母線相連接。本實用新型的優點是能有助於解決電動汽車充電不方便的難題，同時又實現了風能和太陽能等新能源用於電動汽車供電，降低碳排放。
【專利說明】基於直流微電網的電動汽車供電裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於直流微電網和電動汽車充放電領域，具體是指基於直流微電網的 電動汽車供電裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著全球能源短缺問題和環境汙染的日益嚴重，以風力發電和光伏發電為代表的 新能源技術、微電網技術和電動汽車等新技術新產品應運而生。
[0003] 2012年4月，我國正式出臺了《節能與新能源汽車產業發展規劃》，但根據電力系 統的能源利用現狀分析，直接通過電網對電動汽車進行充電所產生的碳排放量與傳統燃油 汽車相當，因此，要達到新能源汽車產業發展規劃，直接調整電網的一次能源結構是極其困 難的。
[0004] 另一方面，風光發電設備具有間歇性和波動性的特點，輸出功率容易受到天氣變 化的影響，無法根據負載需求進行發電，直接將新能源接入電網中，還需連接大量電力電子 設備及電容等非線性元件，給電網帶了諧波汙染，從很大程度上影響電網的穩定性。為了 減少新能源單獨併網對大電網的衝擊，同時將分散的分布式電源組合起來，提高能源利用 率，微電網的概念應運而生，微電網是相對傳統大電網的一個概念，是指多個分布式電源及 其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網絡，並通過靜態開關關聯至常規電網。微電網可 分為交流微電網和直流微電網兩種。傳統的交流微電網需要考慮諸多問題，包括解決在實 際應用中維持自身的電壓和頻率穩定、浪湧電流、內部分布式電源的同步等等，控制較為復 雜。
[0005] 而直流微電網直接使用直流配電，其控制只取決與直流母線電壓，不需要考慮母 線電壓的相位和頻率問題，直流微電網中的負載供電也不受電網電壓三相不平衡、電壓閃 變等問題的影響，光伏電池、燃料電池等直流型分布式電源可以通過直流變換接入直流母 線，減少了整流逆變環節，提高能源利用率，因此採用直流微電網更容易協調運行，控制起 來也更方便。
【發明內容】
[0006] 本實用新型的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種基於直流 微電網的電動汽車供電裝置，該裝置能有助於解決電動汽車充電不方便的難題，同時又實 現了風能和太陽能等新能源用於電動汽車供電，降低碳排放，從而滿足《節能與新能源汽車 產業發展規劃》要求。
[0007] 為實現上述目的，本實用新型的技術方案是包括以下模塊：包括有直流母線、連接 於直流母線上的用於供電的供電模塊、以及連接於直流母線上用於電力供電輸出的儲能模 塊；
[0008] 所述的供電模塊包括有電網供電模塊、風光互補供電模塊和直流柴油發電機，所 述的電網供電模塊包括有用於接入電網的雙向交流直流轉換器，以及連接於雙向交流直流 轉換器輸出端的斷路器，該斷路器的輸出端連接於直流母線上，所述的風光互補供電模塊， 包括有風力發電機和光伏發電陣列，該風力發電機通過交直流轉換器接入到直流母線上， 該光伏發電陣列通過直流逆變器接入到直流母線上；
[0009] 所述的儲能模塊包括超級電容、蓄電池、電動汽車和連接控制單元，所述的電動汽 車通過斷路器與蓄電池相連，超級電容、蓄電池和電動汽車通過雙向直流功率變換器連接 至多向選擇開關，該多向選擇開關的輸入端與直流母線相連接。
[0010] 進一步設置是連接控制單元還包括有用於蓄電池和超級電容管理的電池管理單 元，該電池管理單元與數位訊號處理器（DSP)相連，該數位訊號處理器（DSP)與多向選擇開 關控制連接。
[0011] 進一步設置是所述的電池管理單元包括有用於電壓以及剩餘電量參數採集的信 號採集電路、以及MCU處理器。
[0012] 進一步設置是所述的多向選擇開關由多路繼電器連接構成。
[0013] 本實用新型的優點是：通過直流母線將成百上千的電動汽車的蓄電池組成直流微 電網，並且選擇多種形式的供電模塊進行電力供應，其中電網供電模塊通過雙向交流直流 轉換器為直流微電網提供直流電，同時直流微電網中的電能也可以反饋回電網供電模塊。 直流柴油發電系統作為備用能源模塊，直接與直流微電網相連提供額外的能量避免系統遭 受任何不可預知的斷電故障。所述的風光互補供電模塊通電風力和光伏兩種形式發電，並 將電力輸入到直流母線相連，所述的儲能模塊採用蓄電池、超級電容和電動汽車蓄電池作 為微電網的能量儲藏室，分別通過雙向功率變換器與直流母線相連。本實用新型充分利用 了 V2G的優勢，並利用可再生能源和電動汽車來實現電能的傳輸，為各類負載提供高質量 電源的同時，有助於解決電動汽車無法及時充電，充電不方便的難題，既為電動汽車尋找到 廣泛的充電來源和充電方式，又實現了太陽能、風能等可再生能源的充分利用。
[0014] 本實用新型含可再生清潔能源的微電網方式來間接地降低電動汽車的碳排放量， 將更容易實現。
[0015] 下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步介紹。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1本實用新型【具體實施方式】整體結構布置圖；
[0017] 圖2本實用新型【具體實施方式】連接控制單元結構連接圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面通過實施例對本實用新型進行具體的描述，只用於對本實用新型進行進一步 說明，不能理解為對本實用新型保護範圍的限定。
[0019] 如圖1-3所示的本實用新型的【具體實施方式】，包括有直流母線1、連接於直流母線 1上的用於供電的供電模塊、以及連接於直流母線上用於電力供電輸出的儲能模塊3 ;
[0020] 具體的，所述的供電模塊包括有電網供電模塊11、風光互補供電模塊12和直流柴 油發電機13,所述的電網供電模塊包括有用於接入電網的雙向交流直流轉換器111，以及 連接於雙向交流直流轉換器輸出端的斷路器112,該斷路器112的輸出端連接於直流母線 上，所述的風光互補供電模塊12,包括有風力發電機121和光伏發電陣列122,該風力發電 機121通過交直流轉換器123接入到直流母線上，該光伏發電陣列122通過直流逆變器124 接入到直流母線上；
[0021] 本實施例所述的光伏發電陣列，採用最大功率點跟蹤控制（MPPT)通過調節DC/ DC的佔空比來實現太陽能的最大功率輸出。風力發電機，採用一種新型永磁（PM)無刷電 機來為微電網系統微電網系統捕獲風能。儲能模塊3使用蓄電池31、超級電容32和電動汽 車蓄電池33作為微電網能量儲藏室。儲能模塊3中的蓄電池31和超級電容32又相當於 UPS電源，平時通過電網供電模塊11、風光互補供電模塊12補充能量，但在夜晚或遇到陰 雨天不能提供太陽能和風能提供的能量不足，且電網因故障停電時，則由備用能源和儲能 系統中的蓄電池維持直流母線電壓，並隨時為電動汽車進行充電。
[0022] 本實施例該直流母線上還連接有負載模塊4,該負載模塊包括三種類型的負載， 即一類負載，二類負載，和三類負載，可涵蓋幾乎所有常見的電器。此外，通信模塊連接 逆變器，轉換器，計算機和相應的功率信號。
[0023] 另外，本實施例所述的儲能模塊還包括有連接控制單元34,所述的電動汽車蓄電 池33通過斷路器與蓄電池31相連，超級電容32、蓄電池31和電動汽車蓄電池33通過雙向 直流功率變換器35連接至多向選擇開關36,該多向選擇開關36的輸入端與直流母線相連 接。
[0024] 其中，連接控制單元34還包括有用於蓄電池和超級電容管理的電池管理單元37， 該電池管理單元37與數位訊號處理器（DSP)相連，該數位訊號處理器（DSP)與多向選擇開 關控制連接。所述的電池管理單元37包括有用於電壓以及剩餘電量參數採集的信號採集 電路、以及MCU處理器，該信號採集電路、以及MCU處理器為本領域常用電器元件，可直接從 市場採購，所述的多向選擇開關36由多路繼電器連接構成。
【權利要求】
1. 一種基於直流微電網的電動汽車供電裝置，其特徵在於包括以下模塊：包括有直流 母線、連接於直流母線上的用於供電的供電模塊、以及連接於直流母線上用於電力供電輸 出的儲能模塊； 所述的供電模塊包括有電網供電模塊、風光互補供電模塊和直流柴油發電機，所述的 電網供電模塊包括有用於接入電網的雙向交流直流轉換器，以及連接於雙向交流直流轉換 器輸出端的斷路器，該斷路器的輸出端連接於直流母線上，所述的風光互補供電模塊，包括 有風力發電機和光伏發電陣列，該風力發電機通過交直流轉換器接入到直流母線上，該光 伏發電陣列通過直流逆變器接入到直流母線上； 所述的儲能模塊包括超級電容、蓄電池、電動汽車蓄電池和連接控制單元，所述的電動 汽車蓄電池通過斷路器與蓄電池相連，超級電容、蓄電池和電動汽車蓄電池通過雙向直流 功率變換器連接至多向選擇開關，該多向選擇開關的輸入端與直流母線相連接。
2. 根據權利要求1所述的一種基於直流微電網的電動汽車供電裝置，其特徵在於：連 接控制單元還包括有用於蓄電池和超級電容管理的電池管理單元，該電池管理單元與數字 信號處理器（DSP)相連，該數位訊號處理器（DSP)與多向選擇開關控制連接。
3. 根據權利要求2所述的一種基於直流微電網的電動汽車供電裝置，其特徵在於：所 述的電池管理單元包括有用於電壓以及剩餘電量參數採集的信號採集電路、以及MCU處理 器。
4. 根據權利要求1所述的一種基於直流微電網的電動汽車供電裝置，其特徵在於：所 述的多向選擇開關由多路繼電器連接構成。
【文檔編號】H02J3/28GK203850910SQ201420256228
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】張克玲, 錢祥忠 申請人:溫州大學