本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車充放儲(chǔ)一體化電站雙向交直流變換電路，適用于電動(dòng)車領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，全球能源緊缺和環(huán)境問題日益突出，傳統(tǒng)的燃油汽車消耗大量能源，并造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。汽車燃油消耗已經(jīng)成為石油消耗的主體，汽車在消耗大量石油資源的同時(shí)，還排放大量尾氣，造成環(huán)境污染。因此，電動(dòng)汽車以其污染小、噪聲低、能源效率高和能源來源多元化等優(yōu)點(diǎn)備受青睞，作為正在培育和發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，是未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向。目前，世界各國對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展都給予重大支持，并已制定了相關(guān)發(fā)展計(jì)劃。同時(shí)，各國電力公司也積極參與到與電動(dòng)汽車相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施的研究和建設(shè)中，進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)用電需求的日益增大，智能電網(wǎng)與電動(dòng)汽車的雙向互動(dòng)勢(shì)在必行川；而相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)就顯得尤為重要。由于建設(shè)單一的充放電站、換電站要受到土地資源稀缺、電池成本高、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重復(fù)、電網(wǎng)運(yùn)行要求高等因素的制約，故單一的電動(dòng)汽車能源供給和單一的儲(chǔ)能站的應(yīng)用推廣面臨較多困難。而將電動(dòng)汽車充放電、更換站與儲(chǔ)能電站的功能融合，進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，建設(shè)“智能充放儲(chǔ)一體化”電站可以緩解上述問題。目前，國內(nèi)外正開展充放儲(chǔ)一體化電站的研究和建設(shè)，擬實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充放電站與儲(chǔ)能電站功能的有效融合。如2011年7月11日山東青島薛家島智能充換儲(chǔ)放一體化示范電站已投人運(yùn)行，運(yùn)營情況良好。

充放儲(chǔ)一體化電站中的儲(chǔ)能裝置主要由儲(chǔ)能電池組成。儲(chǔ)能電池一般采用鉛酸電池、鈉硫電池和液體電池等川。其中，鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)被認(rèn)為是一種很有市場(chǎng)推廣前景的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其主要有3個(gè)用途①可以為電動(dòng)汽車提供續(xù)航電能，目前，電動(dòng)車一般采用容量為300 A h的磷酸鐵鋰電池；②為電站內(nèi)部用電設(shè)施提供不間斷電力供應(yīng)；③參與電網(wǎng)調(diào)度，削峰填谷。 交直流變換裝置作為充放儲(chǔ)一體化電站的重要組成部分，是連接電網(wǎng)和一體化電站的能量通道，它的設(shè)計(jì)直接決定了一體化站的性能Cs-io7。針對(duì)目前交、直流變換器只能實(shí)現(xiàn)單一的DC/DC或DC/AC變換，設(shè)計(jì)一種新型多功能交直流變換電路，可以實(shí)現(xiàn)雙向DC/DC、單相DC/AC雙向變換、三相DC/ AC雙向變換等多種變換的電路很有意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電動(dòng)車充放儲(chǔ)一體化電站雙向交直流變換電路，適用于電動(dòng)車領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定、比傳統(tǒng)電路靈活性強(qiáng)、延長了管子使用壽命，且使用的元器件也大為減少，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，提高了電站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述電路需要進(jìn)行雙向DC/DC或單相DC/AC雙向變換時(shí)，每個(gè)時(shí)間段只需要4個(gè)開關(guān)管同時(shí)工作，但Q1-Q6開關(guān)管須按一定的導(dǎo)通序列工作，以保證每個(gè)開關(guān)管工作時(shí)間相同。為此，該電路由2個(gè)相同的雙向DC/DC變換器組成，其中，開關(guān)管Q1、Q4同時(shí)開斷，Q2、Q3同時(shí)開斷，假設(shè)Q1和Q4的占空比為D，則Q2和Q3的占空比為1～D。

所述雙向DC/DC變換變換電路，若在開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間內(nèi)，保持其占空比D為常數(shù)，則實(shí)現(xiàn)雙向DC/DC變換。以零點(diǎn)為參考電壓點(diǎn)，規(guī)定A點(diǎn)接正向端，B點(diǎn)接負(fù)向端。當(dāng)D=0. 5時(shí)，A,B兩端電壓E_LL = 0；當(dāng)D>0. 5,E_LL>O；當(dāng)D<0.5,E_LL<O。同時(shí)，在電路中裝設(shè)濾波電感濾除開關(guān)頻率。通過該雙向DC/DC交換電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充放儲(chǔ)一體化電站的儲(chǔ)能電池的充、放電。

若開關(guān)管導(dǎo)通起，其D為隨時(shí)間變換的函數(shù)D(t)，即可實(shí)現(xiàn)單相DC/AC雙向變換。此時(shí)，交流波形上每一點(diǎn)的變化都靠占空比控制，故通過改變不同時(shí)刻的D，就能得到任意波形；同樣，需在電路中裝設(shè)濾波電感濾除開關(guān)頻率。

所述三相DC/AC變換電路，當(dāng)開關(guān)管Q1--～Q6交替工作時(shí)，多功能交直流交換電路則可實(shí)現(xiàn)三相DC/AC變換，此時(shí)，該變換電路有兩種工作模式:①整流模式。當(dāng)儲(chǔ)能電池充電時(shí)，三相DC/AC變換電路工作在整流狀態(tài)，電網(wǎng)側(cè)交流電壓經(jīng)整流器向儲(chǔ)能電池供給直流電壓。②逆變模式。當(dāng)儲(chǔ)能電池放電時(shí)，三相DC/AC變換電路工作在逆變狀態(tài)，經(jīng)逆變器輸出合適的交流電壓，回饋電網(wǎng)。

所述三相DC/AC變換濾波電路由于開關(guān)管的頻繁開合將給電路引人諧波，為減少并網(wǎng)系統(tǒng)中交流側(cè)PWM諧波電流的影響，設(shè)計(jì)了三相DC/AC變換濾波電路，并在入網(wǎng)側(cè)母線上連接混合型有源電力動(dòng)態(tài)濾波器濾除電動(dòng)車人網(wǎng)側(cè)母線上的諧波，并可以達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定、比傳統(tǒng)電路靈活性強(qiáng)、延長了管子使用壽命，且使用的元器件也大為減少，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，提高了電站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的多功能交直流變換電路。

圖2是本發(fā)明的雙向DC/DC變換變換電路。

圖3是本發(fā)明的三相DC/AC變換電路。

圖4是本發(fā)明的三相DC/AC變換濾波電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，電路需要進(jìn)行雙向DC/DC或單相DC/AC雙向變換時(shí)，每個(gè)時(shí)間段只需要4個(gè)開關(guān)管同時(shí)工作，但Q1-Q6開關(guān)管須按一定的導(dǎo)通序列工作，以保證每個(gè)開關(guān)管工作時(shí)間相同。為此，該電路由2個(gè)相同的雙向DC/DC變換器組成，其中，開關(guān)管Q1、Q4同時(shí)開斷，Q2、Q3同時(shí)開斷，假設(shè)Q1和Q4的占空比為D，則Q2和Q3的占空比為1一D。

三相DC/AC變換電路，當(dāng)開關(guān)管Q1--—Q6交替工作時(shí)，多功能交直流交換電路則可實(shí)現(xiàn)三相DC/AC變換，此時(shí)，該變換電路有兩種工作模式:①整流模式。當(dāng)儲(chǔ)能電池充電時(shí)，三相DC/AC變換電路工作在整流狀態(tài)，電網(wǎng)側(cè)交流電壓經(jīng)整流器向儲(chǔ)能電池供給直流電壓。②逆變模式。當(dāng)儲(chǔ)能電池放電時(shí)，三相DC/AC變換電路工作在逆變狀態(tài)，經(jīng)逆變器輸出合適的交流電壓，回饋電網(wǎng)。

如圖2，雙向DC/DC變換變換電路，若在開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間內(nèi)，保持其占空比D為常數(shù)，則實(shí)現(xiàn)雙向DC/DC變換。以零點(diǎn)為參考電壓點(diǎn)，規(guī)定A點(diǎn)接正向端，B點(diǎn)接負(fù)向端。當(dāng)D=0. 5時(shí)，A,B兩端電壓E_LL = 0；當(dāng)D>0. 5,E_LL>O；當(dāng)D<0.5,E_LL<O。同時(shí)，在電路中裝設(shè)濾波電感濾除開關(guān)頻率。通過該雙向DC/DC交換電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充放儲(chǔ)一體化電站的儲(chǔ)能電池的充、放電。

若開關(guān)管導(dǎo)通起，其D為隨時(shí)間變換的函數(shù)D(t)，即可實(shí)現(xiàn)單相DC/AC雙向變換。此時(shí)，交流波形上每一點(diǎn)的變化都靠占空比控制，故通過改變不同時(shí)刻的D，就能得到任意波形；同樣，需在電路中裝設(shè)濾波電感濾除開關(guān)頻率。

如圖3，三相DC/AC變換電路，當(dāng)開關(guān)管Q1--—Q6交替工作時(shí)，多功能交直流交換電路則可實(shí)現(xiàn)三相DC/AC變換，此時(shí)，該變換電路有兩種工作模式:①整流模式。當(dāng)儲(chǔ)能電池充電時(shí)，三相DC/AC變換電路工作在整流狀態(tài)，電網(wǎng)側(cè)交流電壓經(jīng)整流器向儲(chǔ)能電池供給直流電壓。②逆變模式。當(dāng)儲(chǔ)能電池放電時(shí)，三相DC/AC變換電路工作在逆變狀態(tài)，經(jīng)逆變器輸出合適的交流電壓，回饋電網(wǎng)。

如圖4，三相DC/AC變換濾波電路由于開關(guān)管的頻繁開合將給電路引人諧波，為減少并網(wǎng)系統(tǒng)中交流側(cè)PWM諧波電流的影響，設(shè)計(jì)了三相DC/AC變換濾波電路，并在入網(wǎng)側(cè)母線上連接混合型有源電力動(dòng)態(tài)濾波器濾除電動(dòng)車人網(wǎng)側(cè)母線上的諧波，并可以達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>