一種電動車充放儲一體化電站雙向交直流變換電路的制作方法

本發明涉及一種電動車充放儲一體化電站雙向交直流變換電路，適用于電動車領域。

背景技術：

目前，全球能源緊缺和環境問題日益突出，傳統的燃油汽車消耗大量能源，并造成嚴重的環境污染。汽車燃油消耗已經成為石油消耗的主體，汽車在消耗大量石油資源的同時，還排放大量尾氣，造成環境污染。因此，電動汽車以其污染小、噪聲低、能源效率高和能源來源多元化等優點備受青睞，作為正在培育和發展的戰略性新興產業之一，是未來汽車工業發展的方向。目前，世界各國對電動汽車的發展都給予重大支持，并已制定了相關發展計劃。同時，各國電力公司也積極參與到與電動汽車相關的基礎設施的研究和建設中，進一步推動電動汽車行業的發展。隨著相關技術的發展和對用電需求的日益增大，智能電網與電動汽車的雙向互動勢在必行川；而相關配套設施的建設就顯得尤為重要。由于建設單一的充放電站、換電站要受到土地資源稀缺、電池成本高、基礎設施建設重復、電網運行要求高等因素的制約，故單一的電動汽車能源供給和單一的儲能站的應用推廣面臨較多困難。而將電動汽車充放電、更換站與儲能電站的功能融合，進行設計和研究，建設“智能充放儲一體化”電站可以緩解上述問題。目前，國內外正開展充放儲一體化電站的研究和建設，擬實現電動汽車充放電站與儲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放一體化示范電站已投人運行，運營情況良好。

充放儲一體化電站中的儲能裝置主要由儲能電池組成。儲能電池一般采用鉛酸電池、鈉硫電池和液體電池等川。其中，鈉硫電池儲能系統被認為是一種很有市場推廣前景的電池儲能系統，其主要有3個用途①可以為電動汽車提供續航電能，目前，電動車一般采用容量為300 A h的磷酸鐵鋰電池；②為電站內部用電設施提供不間斷電力供應；③參與電網調度，削峰填谷。 交直流變換裝置作為充放儲一體化電站的重要組成部分，是連接電網和一體化電站的能量通道，它的設計直接決定了一體化站的性能Cs-io7。針對目前交、直流變換器只能實現單一的DC/DC或DC/AC變換，設計一種新型多功能交直流變換電路，可以實現雙向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。

技術實現要素：

本發明提供一種電動車充放儲一體化電站雙向交直流變換電路，適用于電動車領域，結構簡單，工作穩定、比傳統電路靈活性強、延長了管子使用壽命，且使用的元器件也大為減少，可以實現能量的雙向流動，提高了電站建設的經濟性。

本發明所采用的技術方案是：

所述電路需要進行雙向DC/DC或單相DC/AC雙向變換時，每個時間段只需要4個開關管同時工作，但Q1-Q6開關管須按一定的導通序列工作，以保證每個開關管工作時間相同。為此，該電路由2個相同的雙向DC/DC變換器組成，其中，開關管Q1、Q4同時開斷，Q2、Q3同時開斷，假設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，若在開關管導通的時間內，保持其占空比D為常數，則實現雙向DC/DC變換。以零點為參考電壓點，規定A點接正向端，B點接負向端。當D=0. 5時，A,B兩端電壓E_LL = 0；當D>0. 5,E_LL>O；當D<0.5,E_LL<O。同時，在電路中裝設濾波電感濾除開關頻率。通過該雙向DC/DC交換電路可以實現對充放儲一體化電站的儲能電池的充、放電。

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

所述三相DC/AC變換電路，當開關管Q1--～Q6交替工作時，多功能交直流交換電路則可實現三相DC/AC變換，此時，該變換電路有兩種工作模式:①整流模式。當儲能電池充電時，三相DC/AC變換電路工作在整流狀態，電網側交流電壓經整流器向儲能電池供給直流電壓。②逆變模式。當儲能電池放電時，三相DC/AC變換電路工作在逆變狀態，經逆變器輸出合適的交流電壓，回饋電網。

所述三相DC/AC變換濾波電路由于開關管的頻繁開合將給電路引人諧波，為減少并網系統中交流側PWM諧波電流的影響，設計了三相DC/AC變換濾波電路，并在入網側母線上連接混合型有源電力動態濾波器濾除電動車人網側母線上的諧波，并可以達到無功補償的作用。

本發明的有益效果是：結構簡單，工作穩定、比傳統電路靈活性強、延長了管子使用壽命，且使用的元器件也大為減少，可以實現能量的雙向流動，提高了電站建設的經濟性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的多功能交直流變換電路。

圖2是本發明的雙向DC/DC變換變換電路。

圖3是本發明的三相DC/AC變換電路。

圖4是本發明的三相DC/AC變換濾波電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，電路需要進行雙向DC/DC或單相DC/AC雙向變換時，每個時間段只需要4個開關管同時工作，但Q1-Q6開關管須按一定的導通序列工作，以保證每個開關管工作時間相同。為此，該電路由2個相同的雙向DC/DC變換器組成，其中，開關管Q1、Q4同時開斷，Q2、Q3同時開斷，假設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，當開關管Q1--—Q6交替工作時，多功能交直流交換電路則可實現三相DC/AC變換，此時，該變換電路有兩種工作模式:①整流模式。當儲能電池充電時，三相DC/AC變換電路工作在整流狀態，電網側交流電壓經整流器向儲能電池供給直流電壓。②逆變模式。當儲能電池放電時，三相DC/AC變換電路工作在逆變狀態，經逆變器輸出合適的交流電壓，回饋電網。

如圖2，雙向DC/DC變換變換電路，若在開關管導通的時間內，保持其占空比D為常數，則實現雙向DC/DC變換。以零點為參考電壓點，規定A點接正向端，B點接負向端。當D=0. 5時，A,B兩端電壓E_LL = 0；當D>0. 5,E_LL>O；當D<0.5,E_LL<O。同時，在電路中裝設濾波電感濾除開關頻率。通過該雙向DC/DC交換電路可以實現對充放儲一體化電站的儲能電池的充、放電。

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

如圖3，三相DC/AC變換電路，當開關管Q1--—Q6交替工作時，多功能交直流交換電路則可實現三相DC/AC變換，此時，該變換電路有兩種工作模式:①整流模式。當儲能電池充電時，三相DC/AC變換電路工作在整流狀態，電網側交流電壓經整流器向儲能電池供給直流電壓。②逆變模式。當儲能電池放電時，三相DC/AC變換電路工作在逆變狀態，經逆變器輸出合適的交流電壓，回饋電網。

如圖4，三相DC/AC變換濾波電路由于開關管的頻繁開合將給電路引人諧波，為減少并網系統中交流側PWM諧波電流的影響，設計了三相DC/AC變換濾波電路，并在入網側母線上連接混合型有源電力動態濾波器濾除電動車人網側母線上的諧波，并可以達到無功補償的作用。