一种电动车充放储一体化电站双向交直流变换电路的制作方法

本发明涉及一种电动车充放储一体化电站双向交直流变换电路，适用于电动车领域。

背景技术：

目前，全球能源紧缺和环境问题日益突出，传统的燃油汽车消耗大量能源，并造成严重的环境污染。汽车燃油消耗已经成为石油消耗的主体，汽车在消耗大量石油资源的同时，还排放大量尾气，造成环境污染。因此，电动汽车以其污染小、噪声低、能源效率高和能源来源多元化等优点备受青睐，作为正在培育和发展的战略性新兴产业之一，是未来汽车工业发展的方向。目前，世界各国对电动汽车的发展都给予重大支持，并已制定了相关发展计划。同时，各国电力公司也积极参与到与电动汽车相关的基础设施的研究和建设中，进一步推动电动汽车行业的发展。随着相关技术的发展和对用电需求的日益增大，智能电网与电动汽车的双向互动势在必行川；而相关配套设施的建设就显得尤为重要。由于建设单一的充放电站、换电站要受到土地资源稀缺、电池成本高、基础设施建设重复、电网运行要求高等因素的制约，故单一的电动汽车能源供给和单一的储能站的应用推广面临较多困难。而将电动汽车充放电、更换站与储能电站的功能融合，进行设计和研究，建设“智能充放储一体化”电站可以缓解上述问题。目前，国内外正开展充放储一体化电站的研究和建设，拟实现电动汽车充放电站与储能电站功能的有效融合。如2011年7月11日山东青岛薛家岛智能充换储放一体化示范电站已投人运行，运营情况良好。

充放储一体化电站中的储能装置主要由储能电池组成。储能电池一般采用铅酸电池、钠硫电池和液体电池等川。其中，钠硫电池储能系统被认为是一种很有市场推广前景的电池储能系统，其主要有3个用途①可以为电动汽车提供续航电能，目前，电动车一般采用容量为300 A h的磷酸铁锂电池；②为电站内部用电设施提供不间断电力供应；③参与电网调度，削峰填谷。 交直流变换装置作为充放储一体化电站的重要组成部分，是连接电网和一体化电站的能量通道，它的设计直接决定了一体化站的性能Cs-io7。针对目前交、直流变换器只能实现单一的DC/DC或DC/AC变换，设计一种新型多功能交直流变换电路，可以实现双向DC/DC、单相DC/AC双向变换、三相DC/ AC双向变换等多种变换的电路很有意义。

技术实现要素：

本发明提供一种电动车充放储一体化电站双向交直流变换电路，适用于电动车领域，结构简单，工作稳定、比传统电路灵活性强、延长了管子使用寿命，且使用的元器件也大为减少，可以实现能量的双向流动，提高了电站建设的经济性。

本发明所采用的技术方案是：

所述电路需要进行双向DC/DC或单相DC/AC双向变换时，每个时间段只需要4个开关管同时工作，但Q1-Q6开关管须按一定的导通序列工作，以保证每个开关管工作时间相同。为此，该电路由2个相同的双向DC/DC变换器组成，其中，开关管Q1、Q4同时开断，Q2、Q3同时开断，假设Q1和Q4的占空比为D，则Q2和Q3的占空比为1～D。

所述双向DC/DC变换变换电路，若在开关管导通的时间内，保持其占空比D为常数，则实现双向DC/DC变换。以零点为参考电压点，规定A点接正向端，B点接负向端。当D=0. 5时，A,B两端电压E_LL = 0；当D>0. 5,E_LL>O；当D<0.5,E_LL<O。同时，在电路中装设滤波电感滤除开关频率。通过该双向DC/DC交换电路可以实现对充放储一体化电站的储能电池的充、放电。

若开关管导通起，其D为随时间变换的函数D(t)，即可实现单相DC/AC双向变换。此时，交流波形上每一点的变化都靠占空比控制，故通过改变不同时刻的D，就能得到任意波形；同样，需在电路中装设滤波电感滤除开关频率。

所述三相DC/AC变换电路，当开关管Q1­­～Q6交替工作时，多功能交直流交换电路则可实现三相DC/AC变换，此时，该变换电路有两种工作模式:①整流模式。当储能电池充电时，三相DC/AC变换电路工作在整流状态，电网侧交流电压经整流器向储能电池供给直流电压。②逆变模式。当储能电池放电时，三相DC/AC变换电路工作在逆变状态，经逆变器输出合适的交流电压，回馈电网。

所述三相DC/AC变换滤波电路由于开关管的频繁开合将给电路引人谐波，为减少并网系统中交流侧PWM谐波电流的影响，设计了三相DC/AC变换滤波电路，并在入网侧母线上连接混合型有源电力动态滤波器滤除电动车人网侧母线上的谐波，并可以达到无功补偿的作用。

本发明的有益效果是：结构简单，工作稳定、比传统电路灵活性强、延长了管子使用寿命，且使用的元器件也大为减少，可以实现能量的双向流动，提高了电站建设的经济性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的多功能交直流变换电路。

图2是本发明的双向DC/DC变换变换电路。

图3是本发明的三相DC/AC变换电路。

图4是本发明的三相DC/AC变换滤波电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，电路需要进行双向DC/DC或单相DC/AC双向变换时，每个时间段只需要4个开关管同时工作，但Q1-Q6开关管须按一定的导通序列工作，以保证每个开关管工作时间相同。为此，该电路由2个相同的双向DC/DC变换器组成，其中，开关管Q1、Q4同时开断，Q2、Q3同时开断，假设Q1和Q4的占空比为D，则Q2和Q3的占空比为1一D。

三相DC/AC变换电路，当开关管Q1­­—Q6交替工作时，多功能交直流交换电路则可实现三相DC/AC变换，此时，该变换电路有两种工作模式:①整流模式。当储能电池充电时，三相DC/AC变换电路工作在整流状态，电网侧交流电压经整流器向储能电池供给直流电压。②逆变模式。当储能电池放电时，三相DC/AC变换电路工作在逆变状态，经逆变器输出合适的交流电压，回馈电网。

如图2，双向DC/DC变换变换电路，若在开关管导通的时间内，保持其占空比D为常数，则实现双向DC/DC变换。以零点为参考电压点，规定A点接正向端，B点接负向端。当D=0. 5时，A,B两端电压E_LL = 0；当D>0. 5,E_LL>O；当D<0.5,E_LL<O。同时，在电路中装设滤波电感滤除开关频率。通过该双向DC/DC交换电路可以实现对充放储一体化电站的储能电池的充、放电。

若开关管导通起，其D为随时间变换的函数D(t)，即可实现单相DC/AC双向变换。此时，交流波形上每一点的变化都靠占空比控制，故通过改变不同时刻的D，就能得到任意波形；同样，需在电路中装设滤波电感滤除开关频率。

如图3，三相DC/AC变换电路，当开关管Q1­­—Q6交替工作时，多功能交直流交换电路则可实现三相DC/AC变换，此时，该变换电路有两种工作模式:①整流模式。当储能电池充电时，三相DC/AC变换电路工作在整流状态，电网侧交流电压经整流器向储能电池供给直流电压。②逆变模式。当储能电池放电时，三相DC/AC变换电路工作在逆变状态，经逆变器输出合适的交流电压，回馈电网。

如图4，三相DC/AC变换滤波电路由于开关管的频繁开合将给电路引人谐波，为减少并网系统中交流侧PWM谐波电流的影响，设计了三相DC/AC变换滤波电路，并在入网侧母线上连接混合型有源电力动态滤波器滤除电动车人网侧母线上的谐波，并可以达到无功补偿的作用。