一种光储充放检系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种光储充放检系统及其使用方法。


背景技术：

2.市场上充电桩、储能、光伏都是成熟产品，一般三种产品都是相互独立，如图1所示，三者在交流电网处发生耦合。储能电池在电价谷时进行充电，储存能量，在电价峰或者有需求时，将储存的能量通过储能系统的dc/ac转换模块变成交流电回到电网。能量回到电网后，就可以直接通过充电桩的ac/dc模块供给电动汽车充电或者其他负载。光伏在有太阳能时通过光伏系统的dc/ac转换模块变成交流电回到电网，能量回到电网后，就可以直接供给充电桩给电动汽车充电或者其他负载。但是现有技术中充电模块、储能模块和光伏模块是相互独立的模块，无法形成功率模块的复用，导致电源的浪费。


技术实现要素：

3.针对现有技术中充电模块、储能模块和光伏模块是相互独立的模块，无法形成功率模块的复用存在电源浪费的问题，本发明提供一种光储充放检系统及其使用方法，将充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏进行有机结合，融为一个完整的系统，通过充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏的有机结合，实现新能源的发电、用电、电池健康度检测。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种光储充放检系统，包括与交流电网连接的光储充放检系统本体，所述光储充放检系统本体包括功能模块组、功率自动分配单元pcu和若干端口；若干端口连接至功率自动分配单元pcu，其中，若干端口包括用于装配电动汽车、储能电池和光伏的端口；所述功率自动分配单元pcu连接至功率模块组的一端，功率模块组的另一端连接至交流电网；
6.所述功能模块组包括功率变换模块，其中功率变换模块包括若干单向ac/dc模块和双向ac/dc模块；若干单向ac/dc模块和双向ac/dc模块分别并联设置。
7.优选的，功率自动分配单元pcu包括控制器和功率自动分配拓扑电路，所述控制器和功率自动分配拓扑电路电源连接设置，所述功率自动分配拓扑电路呈环形结构设置，沿着功率自动分配拓扑电路上分别设置有若干组功率自动分配开关，且若干组功率自动分配开关在环形功率自动分配拓扑电路中的对角连接设置，且在对角线上也对应设有功率自动分配开关。
8.进一步的，若干单向ac/dc模块和双向ac/dc模块的一端分别对应连接在功率自动分配拓扑电路上，且通过闭合若干组功率自动分配开关以及环形拓扑电路中对角线上所设置的若干组功率自动分配开关进行对若干端口的电流调配。
9.更进一步的，若干端口与闭合环形拓扑电路之间的连接线上设有直流接触器，通过直流接触器控制端口电流开关。
10.更进一步的，直流接触器采用无极性接触器，支持能量的双向流动。
11.优选的，储能电池端口和光伏端口的连接线并联后串联至功率自动分配单元pcu
上。
12.优选的，光伏端口的连接线上还设有最大功率点追踪控制太阳能控制器mppt。
13.一种光储充放检系统的使用方法，基于上述所述的一种光储充放检系统，其特征在于，具体包括如下步骤：
14.若干端口对应配置电动汽车、储能电池和光伏，当端口配置电动车时，通过功率自动分配单元pcu可以把功能模块组中功率变换模块调配到任意一个端口，用来给这个端口的电动汽车充电，实现功率自动分配；
15.当端口连接的功率变换模块为双向ac/dc模块，同时另一个端口也配置了储能电池时，交流电网通过双向ac/dc模块可以给储能电池充电，并且储能电池也可以通过双向ac/dc模块把电能返回到交流电网中，电池释放的电能到交流电网后可以通过功率自动分配单元pcu调配其余的功率变换模块再次给电动汽车充电；
16.当端口配置光伏，在有太阳能时，光伏发出的电能，通过功率自动分配单元pcu可以分配到其他端口给电动汽车充电，也可以通过双向ac/dc模块把光伏发出的电能释放到交流电网给其他负载供电。
17.优选的，每一个功率变换模块通过功率自动分配单元pcu中的若干组功率自动分配开关调配至任意一个端口。
18.优选的，端口可任意配置电动汽车、储能电池或光伏。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
20.本发明通提供过一种光储充放检系统，光储充放检系统本体与交流电网连接，通过光储充放检系统本体将充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏进行有机结合，既实现了给电动汽车充电、放电，电动汽车电池检测、又可以将太阳能储存在储能电池里面，储能电池进行放电给电动汽车或者电网其他负载；或者又可以将太阳能直接供给电动汽车，或者将太阳能进行并网。通过功率自动分配单元pcu可以有效的将若干组功率自动分配至任意一个端口，在功能模块组增加双向ac/dc模块，有效的提高了电源的复用，本发明通过充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏的有机结合，实现新能源的发电、用电、电池健康度检测。
21.进一步的，功率自动分配单元pcu包括控制器和功率自动分配拓扑电路，控制器有效控制功率自动分配拓扑电路中若干组功率自动分配开关，实现对功能模块组和任意端口的调配。
22.更进一步的，单向ac/dc模块和双向ac/dc模块的一端分别对应连接在功率自动分配拓扑电路上，且通过闭合若干组功率自动分配开关以及环形拓扑电路中对角线上所设置的若干组功率自动分配开关进行对若干端口的电流调配，可根据电流情况对端口实现单向功率模块和双向功率模块的调配。
23.优选的进一步的，若干端口与闭合环形拓扑电路之间的连接线上设有直流接触器，通过直流接触器控制端口电流开关，提高了对端口电流的控制。
24.进一步的，光伏端口的连接线上还设有最大功率点追踪控制太阳能控制器mppt，有效的提高了发电效率。
25.一种光储充放检系统的使用方法，通过光储充放检系统本体将充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏进行有机结合，实现了电动汽车充电、放电功能、电动汽车电池检
测、同时融入了储能技术、光伏技术，实现了功率变换模块在充电、放电、电池检测、储能、光伏综合系统中的复用，节约了一定的成本。本发明还具备模块化设计、配置灵活、充电功率自动分配等优点。储能容量、光伏容量可以比较灵活的进行变化。光伏发电可以提高用户经济收益，同时储能功能通过谷充峰放，也可以为用户创造经济效益。
26.进一步的，每一个功率变换模块通过功率自动分配单元pcu中的若干组功率自动分配开关调配至任意一个端口，提高模块利用率。
附图说明
27.图1为现有技术中充电桩、储能、光伏与交流电网的结构示意图；
28.图2为本发明中光储充放检系统与交流电网的结构示意图；
29.图3为本发明中光储充放检系统内部结构示意图；
30.图4为本发明中实施例1光储充放检系统的结构示意图；
31.图5为本发明中实施例2光储充放检系统的结构示意图；
32.图6为本发明中实施例3光储充放检系统的结构示意图；
33.图7为本发明中实施例4光储充放检系统的结构示意图。
34.图中：1-第一功率模块；2-第二功率模块；3-第三功率模块；4-第四功率模块；5-第五功率模块；6-第六功率模块；7-第七功率模块；8-第八功率模块；9-第九功率模块；10-第十功率模块；11-第十一功率模块；12-第十二功率模块。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
36.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
38.参见图2，本发明一个实施例中，提供了一种光储充放检系统，将充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏进行有机结合，融为一个完整的系统，通过充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏的有机结合，实现新能源的发电、用电、电池健康度检测。
39.包括与交流电网连接的光储充放检系统本体，所述光储充放检系统本体包括功能模块组、功率自动分配单元pcu和若干端口；若干端口连接至功率自动分配单元pcu，其中，若干端口包括用于装配电动汽车、储能电池和光伏的端口；所述功率自动分配单元pcu连接
至功率模块组的一端，功率模块组的另一端连接至交流电网；
40.所述功能模块组包括功率变换模块，其中功率变换模块包括若干单向ac/dc模块和双向ac/dc模块；若干单向ac/dc模块和双向ac/dc模块分别并联设置。
41.具体的，功率自动分配单元pcu包括控制器和功率自动分配拓扑电路，所述控制器和功率自动分配拓扑电路电源连接设置，所述功率自动分配拓扑电路呈环形结构设置，如图3所示，沿着功率自动分配拓扑电路上分别设置有若干组功率自动分配开关，且若干组功率自动分配开关在环形功率自动分配拓扑电路中的对角连接设置，且在对角线上也对应设有功率自动分配开关。
42.具体的，若干单向ac/dc模块和双向ac/dc模块的一端分别对应连接在功率自动分配拓扑电路上，且通过闭合若干组功率自动分配开关以及环形拓扑电路中对角线上所设置的若干组功率自动分配开关进行对若干端口的电流调配。
43.具体的，若干端口与闭合环形拓扑电路之间的连接线上设有直流接触器，通过直流接触器控制端口电流开关。
44.具体的，直流接触器采用无极性接触器，可支持能量的双向流动。
45.具体的，储能电池端口和光伏端口的连接线并联后串联至功率自动分配单元pcu上。
46.具体的，光伏端口的连接线上还设有最大功率点追踪控制太阳能控制器mppt。
47.本发明还提供了一种光储充放检系统的使用方法，基于上述所述的一种光储充放检系统，具体包括如下步骤：
48.若干端口对应配置电动汽车、储能电池和光伏，当端口配置电动车时，通过功率自动分配单元pcu可以把功能模块组中功率变换模块调配到任意一个端口，用来给这个端口的电动汽车充电，实现功率自动分配；
49.当端口连接的功率变换模块为双向ac/dc模块，同时另一个端口也配置了储能电池时，交流电网通过双向ac/dc模块可以给储能电池充电，并且储能电池也可以通过双向ac/dc模块把电能返回到交流电网中，电池释放的电能到交流电网后可以通过功率自动分配单元pcu调配其余的功率变换模块再次给电动汽车充电；
50.当端口配置光伏，在有太阳能时，光伏发出的电能，通过功率自动分配单元pcu可以分配到其他端口给电动汽车充电，也可以通过双向ac/dc模块把光伏发出的电能释放到交流电网给其他负载供电。
51.具体的，每一个功率变换模块通过功率自动分配单元pcu中的若干组功率自动分配开关调配至任意一个端口。
52.具体的，端口可任意配置电动汽车、储能电池或光伏。
53.本发明中根据图3所示，功率自动分配单元pcu：由多组直流接触器组成的环形+星型的功率自动分配拓扑电路，内置控制器，模块化设计，直流接触器采用无极性的，故可支持能量的双向流动；
54.直流接触器：图中所有接触器编号都代表正负一对接触器，其中k1～k18组成了功率自动分配单元，kz1～kz13是主回路的直流接触器；
55.功率变换模块：包括第一功率模块1、第二功率模块2、第三功率模块3、第四功率模块4、第五功率模块5、第六功率模块6、第七功率模块7、第八功率模块8、第九功率模块9、第
十功率模块10、第十一功率模块11、第十二功率模块12。这12个模块可以是单向ac/dc模块(整流)，也可以是双向ac/dc模块(整流/逆变)或者是两种模块的组合。如果单向ac/dc模块数量用x表示，双向ac/dc模块用y表示，则：x+y＝12，0≤x≤12，0≤y≤12；
56.功率自动分配单元pcu的作用就是通过闭合环上+对角线的接触器(环形+星形)，使得任意一个功率变换模块可以调配到任意一个端口，；
57.任意一个端口均可以配置电动汽车、储能电池、光伏，如图3～图6所示：图3～图6中分别配置了11组电动汽车(端口2～12)、1组储能电池、1组光伏和1组储能电池+光伏，#1双向ac/dc模块，#2～#12单向ac/dc模块；
58.具体在使用中，当某个端口配置了电动汽车时，通过pcu可以把任意一个功率变换模块调配到任意一个端口，用来给这个端口的电动汽车充电，实现功率自动分配；
59.当某个端口的功率变换模块是双向ac/dc模块，同时配置了储能电池时，电网通过双向ac/dc模块可以给储能电池充电，并且储能电池也可以通过双向ac/dc模块把电能返回到交流电网或者交流母线，电池释放的电能到交流母线后可以通过其余的功率变换模块和pcu再次给电动汽车充电。
60.实施例1
61.根据图4所示，端口1配置了储能电池，在电价低谷时，将第一功率模块1设置为双向ac/dc模块，第二功率模块2、第三功率模块3、第四功率模块4、第五功率模块5、第六功率模块6、第七功率模块7、第八功率模块8、第九功率模块9、第十功率模块10、第十一功率模块11和第十二功率模块12为单向ac/dc功率变换模块，双向ac/dc模块对储能电池充满电，在电价高峰时，储能电池通过双向ac/dc模块将电能释放到交流母线，释放到交流母线的电能可以通第二功率模块2～第十二功率模块12和功率自动分配单元pcu再次给其他端口的电动汽车充电，通过峰谷差价实现经济收益；
62.当某个端口的功率变换模块是双向ac/dc模块，同时配置了光伏时，光伏可以将光伏发电通过功率自动分配单元pcu给其他端口的电动汽车充电，也可以通过双向ac/dc模块回到交流电网或者交流母线给其他负载供电。
63.实施例2
64.根据图5所示，端口1配置了光伏，在有太阳能时，光伏发出的电能，通过pcu可以分配到其他端口给电动汽车充电，也可以将第一功率模块1设置为双向ac/dc模块，第二功率模块2、第三功率模块3、第四功率模块4、第五功率模块5、第六功率模块6、第七功率模块7、第八功率模块8、第九功率模块9、第十功率模块10、第十一功率模块11和第十二功率模块12为单向ac/dc功率变换模块，通过双向ac/dc模块把光伏发出的电能释放到电网或者交流母线给其他负载供电；
65.当某个端口的功率变换模块是双向ac/dc模块，同时配置了储能电池+光伏时，光伏可以将光伏发电通过功率自动分配单元pcu给电动汽车充电，也可以通过双向ac/dc模块回到交流电网或者交流母线，也可以给储能电池充电。
66.实施例3
67.如图6所示，端口1配置了储能电池+光伏，在电价低谷时，将第一功率模块1设置为双向ac/dc模块，第二功率模块2、第三功率模块3、第四功率模块4、第五功率模块5、第六功率模块6、第七功率模块7、第八功率模块8、第九功率模块9、第十功率模块10、第十一功率模
块11和第十二功率模块12为单向ac/dc功率变换模块，通过双向ac/dc模块对储能电池充满电，在电价高峰时，储能电池通过双向ac/dc模块将电能释放到交流母线，释放到交流母线的电能可以通过第二功率模块2～第十二功率模块12和功率自动分配单元pcu再次给其他端口的电动汽车充电。在电池释放电能时，光伏这时不能给通过功率自动分配单元pcu给电动汽车充电，只能和电池的电能一起返回交流电网或者交流母线；
68.光伏同时还可以给储能电池充电，调整光伏输出电压匹配电池电压，对电池进行充电。此时光伏不再通过pcu给电动车供电或者返回电网；
69.当某个端口的功率变换模块是双向ac/dc模块，并且这个端口连接到了电动汽车，电动汽车可以通过双向ac/dc模块进行充电，同时电动汽车也可以通过双向ac/dc模块进行放电，将电池能量返回到电网，在充放过程中实现电动汽车电池检测功能；
70.实施例4
71.根据图7所示，端口1和端口2均配置了双向ac/dc模块，并且连接了电动汽车，双向ac/dc模块工作在整流状态可以对电动汽车进行充电。双向ac/dc模块工作在逆变状态可以支持电动汽车进行放电，系统通过对电动汽车多次充放电的循环，获取充放电的过程参数，通过对电池进行建模，可以实现对电池健康度的一个检测。
72.本发明实施例是以12个功率变换模块和pcu组成的系统进行说明，同样模块数量不仅限于12个，相应的pcu拓扑形式保持环形+星形。
73.综上所述，本发明通提供过一种光储充放检系统及使用方法，光储充放检系统本体与交流电网连接，通过光储充放检系统本体将充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏进行有机结合，既实现了给电动汽车充电、放电，电动汽车电池检测、又可以将太阳能储存在储能电池里面，储能电池进行放电给电动汽车或者电网其他负载；或者又可以将太阳能直接供给电动汽车，或者将太阳能进行并网。通过功率自动分配单元pcu可以有效的将若干组功率自动分配至任意一个端口，在功能模块组增加双向ac/dc模块，有效的提高了电源的复用，本发明通过充电、放电、电动汽车电池检测、储能、光伏的有机结合，实现新能源的发电、用电、电池健康度检测。
74.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。