一種電動汽車充電站系統主接線系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種電動汽車充電站系統主接線系統，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。本實用新型專利技術整流器分布式接入、直流母線供電和大功率直流固態開關的供電結構，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。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種電動汽車充電站系統主接線系統
[0001 ] 本技術涉及一種電動汽車充電站系統主接線系統。
技術介紹
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。我國也把發展電動汽車作為節能減排和新興戰略性產業的重要內容。隨著電池、電機等關鍵技術的不斷突破和成本的快速下降，電動汽車商業化應用前景逐步清晰。 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，對電動汽車產業發展具有重大影響。而現在充電站系統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，系統要求冗余度高，效率低，諧波和無功問題比較嚴重，整流器調度控制復雜，尤其在要求快速充電的情況下，系統冗余度會更高，設備閑置和資源浪費嚴重。
技術實現思路
本技術為了解決上述問題，提出了一種電動汽車充電站系統主接線系統，本系統能夠避免目前分布式供電方式下充電機調度控制復雜，快速充電與系統冗余度高、設備閑置、資源浪費嚴重的現象。 為了實現上述目的，本技術采用如下技術方案: 一種電動汽車充電站系統主接線系統，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。 所述交流母線上連接有其它負載。 所述交流母線之間連接有母聯斷路器，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。 所述整流器包括APFC功率因數整流校正電路、DC/AC逆變電路和同步整流電路，APFC功率因數校正采用無橋電路結構，根據交流電壓的波形和相位控制輸入電流，使其波形正弦化，相位接近電網電壓相位，輸入功率因數大于等于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。 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。 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%，對于經常滿負荷運行的充電站，應至少承擔充電站設計負荷的70%。 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。 所述三相變壓器為降壓變壓器，其將電網側電壓降低到充電站交流母線電壓。 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。 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開關，所述開關的電流額定值不低于充電站快充要求。 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，輸出固態開關驅動信號，從而控制充電電流和電壓。 優選地，整流器宜采用雙電源供電。 優選地，整流器采用分布式接入，功率與現有技術水平相適應。 優選地，直流母線宜采用雙母線接線，各母線負荷應均勻。 本技術的有益效果為: (I)本技術整合利用交直流母線主接線、APFC功率因數校正、諧振軟開關、同步整流、大功率直流固態開關等技術，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的工作狀態下，提高了整體能效，解決了系統整體效率低，設備利用率低，故障率高的問題； (2)本技術整流器分布式接入、直流母線供電和大功率直流固態開關的供電結構，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； (3)本技術采用直流母線供電的方式，整流器不直接給電池充電，可以工作在優化的工作狀態，分布式整流器給直流母線供電，直流電壓穩定性較優，大功率直流固態開關僅控制充電電流，充電站的控制和調度得以簡化； (4)本技術提出的直流充電樁，采用大功率直流固態開關，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，也可以調整輸出電壓，具有一定的靈活性。 【附圖說明】 圖1是本技術實施例中電動汽車充電站系統主接線拓撲結構示意圖； 圖2是本技術實施例中交流母線接線示意圖； 圖3是本技術實施例中直流母線接線示意圖； 圖4是本技術實施例中整流器結構示意圖； 圖5是本技術實施例中直流充電樁結構示意圖； 圖6是本技術實施例中固態開關結構示意圖。 【具體實施方式】 : 下面結合附圖與實施例對本技術作進一步說明。 如圖1所示，提供一種電動汽車充電站系統主接線方式，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。充電站交流進線經三相變壓器降壓隔離后接入充電站交流母線，經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。 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。 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。 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功率因數校正采用無橋電路結構，根據交流電壓的波形和相位控制輸入電流，使其波形正弦化，相位接近電網電壓相位，輸入功率因數接近于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。 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開關。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，輸出固態開關驅動信號，從而控制充電電流。 如圖6所示，所述固態開關包括大功率開關器件、續流二極管、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，負載電流經續流二極管、電感、輸出二極管續流，電容主要功能穩定充電電壓。通過PWM調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。 上述雖然結合附圖對本技術的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本技術保護范圍的限制，所屬領域技術人員本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動汽車充電站系統主接線系統，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。

【技術特征摘要】
1.一種電動汽車充電站系統主接線系統，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主接線系統，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主接線系統，其特征是:所述交流母線之間連接有母聯斷路器，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主接線系統，其特征是:所述整流器包括APFC功率因數整流校正電路、DC/AC逆變電路和同步整流電路，APFC功率因數校正采用無橋電路結構，根據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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃德旭，高玉明，張華棟，郭亮，李崗，苗文靜，李建祥，劉海波，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網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，
類型：新型
國別省市：北京;11