一种电动汽车充电站供电电源的制作方法

本发明设置一种电动汽车充电站供电电源，具体涉及一种利用新电源和储能装置为电动汽车充电站供电的装置。

背景技术：

电动汽车作为我国战略性新兴产业得到大力发展，未来规模化电动汽车通过电网直接充电并不能有效降低碳排放，为摆脱或减轻电动汽车对化石燃料的依赖，有必要将新能源与充电站有机结合提高电动汽车清洁能源的利用率，降低碳排放量。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能环保，同时提高了风能利用率、稳定的电动汽车充电站供电电源。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种电动汽车充电站供电电源，它包括:光伏阵列、风力发电机、DC-DC变换器、AC-DC变换器、DC-AC变换器、DC-DC变换器、储能装置、储能装置电力变换器，其特征在于：光伏阵列通过DC-DC变换器为储能装置充电，风力发电机通过AC-DC变换器为储能装置充电，电动汽车充电站在电网分时电价较低时，充电站利用电网电能为电动汽车充电，当电网分时电价较高时，储能装置通过储能装置电力变换器和/或风力发电变换器为充电站提供电动汽车充电电力。

风力发电机包括：风叶、轴、转子、第一定子、第二定子和风速检测装置，第一定子、转子、第二定子呈筒状，且第一定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，转子上设置有多个永磁体，永磁体分别向第一定子外侧及第二定子内侧延伸，第二定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，第二定子凸出部向转子外侧延伸；转子直径大于第一定子直径，小于第二定子直径；风叶带动风力发电机转轴转动，带动转子转动产生旋转电动势。

当风速检测装置检测到转子的转速超过电机额定转速时，风力发电机切换为第一种运行方式工作，此时，第二定子和转子组成发电机为储能装置充电，同时，第一定子和转子组成发电机为充电站供电，当风力发电机提供的电力不足以为充电站内全部电动汽车充电时，通过储能装置和风力发电机同时为充电站供电，当风力发电机提供的电力足以为充电站内全部电动汽车充电时，仅由风力发电机为充电站供电。

当电网分时电价较高且当风速检测装置检测到转子的转速低于电机额定转速时，风力发电机切换为第二种运行方式工作，此时，第二定子由储能装置供电和转子组成电动机，带动转子旋转，提升转子的转速，同时，第一定子和转子组成发电机为充电站供电，当风力发电机提供的电力不足以为充电站内全部电动汽车充电时，通过储能装置和风力发电机同时为充电站供电，当风力发电机提供的电力足以为充电站内全部电动汽车充电时，仅由风力发电机为充电站供电。

当风速检测装置检测到转子的转速接近电机额定转速时，风力发电机切换为第三种运行方式工作，此时，仅由第一定子和转子组成发电机为充电站供电，当风力发电机提供的电力不足以为充电站内全部电动汽车充电时，通过储能装置和风力发电机同时为充电站供电，当风力发电机提供的电力足以为充电站内全部电动汽车充电时，仅由风力发电机为充电站供电。

所述风力发电机转子包括两对永磁体，第一定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第二定子上的凸出部上。

所述风力发电机转子包括三对永磁体，第一定子上包含六个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含六个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第二定子上的凸出部上。

供电电源还包括：控制器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、电容剩余电量检测装置和日光强度采集装置；控制器通过风速检测装置检测风速，根据风机的转速将风力发电机的运行状态设置为三种运行模式，并根据运行模式控制第一开关和第二开关的开断或闭合，并通过日光强度采集装置检测日光强度，由控制器控制第四开关的开断或闭合；AC-DC变换器将风力发电机产生的交流电变换为直流电给储能装置充电；逆变装置将电容输出的直流电变换为交流电给风力发电机供电；风力发电比阿奴按期将风力发电机输出的交流电转换为充电站的额定工作电压；DC-DC变换器将光伏阵列输出电压升压后为储能装置充电。

第一开关和第二开关均采用三极开关，采用连锁控制方式，当第一开关闭合时，第二开关断开，当第二开关闭合时，第一开关断开，保证转子和第二定子仅工作在一种状态，或作为电动机运行状态，或作发电机运行状态。

第一开关与控制器相连，根据控制器的指令断开或闭合，第一开关的U相第一端与第二定子绕组的U相输出端相连，第一开关的V相第一端与第二定子绕组的V相输出端相连，第一开关的W相第一端与第二定子绕组的W相输出端相连，第一开关的U相第二端、V相第二端和W相第二端分别与整流装置对应相的输入端相连。

实施本发明的充电站供电电源，具有以下有益效果，利用储能装置收集电能新能源发电电力，提升新能源的接纳能力，同时可以减少大量电动汽车同时充电对电网的冲击并可以降低充电站电费购置成本；通过风力发电机的三种运行模式，通过储能装置的辅助动力，实现回收弱风发电以提高新能源的利用率，通过新能源、储能装置的协调配合为电动汽车提供了较为稳定的充电环境。

附图说明

图1 为电源系统配置示意图。

图2 为第一实施例示意图。

图3 为电机结构的俯视图。

具体实施方式

图1为电源系统配置示意图：光伏阵列101、风力发电机102、DC-DC变换器103、AC-DC变换器104、DC-AC变换器105、储能装置106、储能装置电力变换器107，风力发电变换器108、电网109和充电站110。光伏阵列通过DC-DC变换器为储能装置充电，风力发电机通过AC-DC变换器为储能装置充电，储能装置电力变换器为双向变换器，在电网分时电价较低时，通过双向变换器将电网电能存储至储能装置，在电网分时电价较高时，利用储能装置存储的电力为充电站供电，充电站可以通过电网供电，储能装置供电，风力发电机供电，在电网分时电价较高时，可以采用风力发电机或储能装置为充电站供电，当充电站的负荷较高以至于风力发电机或储能装置不能满足负荷需求时，可以使得风力发电机和储能装置同时为充电站供电，仍不能满足需求时，可以利用电网电力辅助。在风速较高时，可以利用风力发电机同时为储能装置和充电站供电，在风俗较低时，可以利用储能装置辅助风力发电机发电，风力发电机此时将所发电能通过风力发电变换器输送至充电站，由此可以提高弱风的利用率。

图2为本发明的第一实施例：该实施例中电源包括第一定子201、第二定子202、转子203、风叶204，轴205、风速检测装置206、功率变换单元207、第一开关208、第二开关209、逆变装置210、整流装置211、剩余电量检测装置212、储能装置213、第四开关214、DC/DC变换器215、光伏电池216、日光强度采集装置217、第五开关218、逆变器219、充电站220、控制器221、第三开关222和第六开关223，充电站220通过第六开关223与电网224相连。

风叶由自然风驱动带动转轴同步旋转、转轴带转子旋转产生旋转电磁场切割第一定子和第二定子产生感应电动势。当风速检测装置检测到转子的转速超过电机额定转速时，控制器根据该检测信号，发出控制指令使第一开关闭合，第二定子上绕组与电容构成闭合回路，感应的电动势转化为感应电流向电容供电。同时，第二电子绕组上产生的旋转磁势抑制转子的转动，降低转子的转速，第一定子和转子组成发电机通过功率变换单元向充电站提供电能。当风速检测装置检测到转子的转速低于电机额定转速时，控制器根据该检测信号，发出控制指令使第二开关闭合，第一开关断开，第二定子上绕组与电容构成闭合回路，电容通过逆变装置产生旋转电磁场，该电磁场旋转方向与电机转子的旋转方向相同，产生电磁转矩带动电机转子旋转，提升转子的转速，第一定子和转子组成发电机通过功率变换单元向充电站提供电能。当风速检测装置检测到转子的转速接近于电机额定转速时，控制器根据该检测信号，发出控制指令使第一开关和第二开关断开，此时，仅有第一定子和转子工作，第一定子和转子组成发电机通过功率变换单元向充电站提供电能。

光伏电池将太阳能转化为电能，通过DC/DC变换器将电能转化为适合储能装置充电的电压，剩余电量检测装置时刻监控电容的剩余电量，并将剩余电量信息发送至控制器，日光强度采集装置实时检测日光强度发送至控制器，控制器根据剩余电量检测装置和日光强度采集装置发送的信息，选择在日光强度超过允许发电的最低日光强度阈值，且剩余电量低于其额定容量的90%时，控制器发出指令闭合第四开关，否则，第四开关处于断开状态。当风力发电机发生故障时，控制器控制第五开关闭合，由逆变器将电容中的直流电逆变为三相交流电为充电站供电。

第一开关和第二开关均采用三极开关，采用连锁控制方式，当第一开关闭合时，第二开关断开，当第二开关闭合时，第一开关断开，保证转子和第二定子仅工作在一种状态，或作为电动机运行状态，或作发电机运行状态。第一开关和第二开关均与控制器相连，根据控制器的指令断开或闭合，第一开关的U相第一端与第二定子绕组的U相输出端相连，第一开关的V相第一端与第二定子绕组的V相输出端相连，第一开关的W相第一端与第二定子绕组的W相输出端相连，第一开关的U相第二端、V相第二端和W相第二端分别与整流装置对应相的输入端相连，第二开关的U相第一端与第二定子绕组的U相输出端相连，第二开关的V相第一端与第二定子绕组的V相输出端相连，第二开关的W相第一端与第二定子绕组的W相输出端相连，第二开关的U相第二端、V相第二端和W相第二端分别与逆变装置对应相的输入端相连。第一定子、转子、第二定子呈筒状，且第一定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，转子上设置有多个永磁体，永磁体分别向第一定子外侧及第二定子内侧延伸，第二定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，第二定子凸出部向转子外侧延伸。转子直径大于第一定子直径，小于第二定子直径。风叶带动风力发电机转轴转动，带动转子转动产生旋转电动势。

图3为电机结构的俯视图，其中第一定子301、转子303、第二定子302呈筒状，且第一定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，转子上设置有多个永磁体，永磁体分别向第一定子外侧及第二定子内侧延伸，第二定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，第二定子凸出部向转子外侧延伸。转子直径大于第一定子直径，小于第二定子直径。风叶带动风力发电机转轴转动，带动转子转动产生旋转电动势。

本发明不限于所公开的实施例和附图，旨在覆盖落入本发明精神和保护范围的各种变化和变形。