一种直流电网用降压式充电桩系统的制作方法

本发明涉及充电桩领域，具体为一种放电式直流线网供电系统用充电桩系统。

背景技术：

有轨/无轨电车是一种历史悠久的公共交通工具，现在仍然有不少城市保留有轨/无轨电车，并且在技术上不断改进。

因为有轨/无轨电车供电的一般是直流电，交流输电架空线路通常采用3根导线，而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。因此，直流输电可节省大量输电材料，同时也可减少大量的运输、安装费，目前国内一些大中城市还保留有轨/无轨电车的直流线网。随着国家加大对新能源行业的投入，充电桩建设也越来越多，在一些大功率的充电桩场站建设过程中需要高压接入来解决配电问题，投资很大，利用现有的直流线网来供电既节约了资金投入，也提高了资源的利用率。

在国内，一般直流线网的供电是三相ac380v+-10%经过二极管不控整流得到，提供的直流线网的电压供电范围为dc580-710v，目前国内的充电桩模块的直流输入范围在dc400-740v之间，满足充电桩的供电要求。但一般在凌晨以后电网用电进入低谷，线网的电压会升高，有时会超过dc740v或者更高，造成充电桩模块保护或者过电压损坏；同时，如果充电系统的直流线网和有轨/无轨电车共用，在直流线网运行期间，其线上会有多辆有轨/无轨电车运行，当电车刹车制动的时，会将能量反馈到电网，造成电网的直流电压超过dc740v或者更高，造成直流充电桩内的功率模块保护或者过电压损坏，也容易造成充电桩系统内的其他电气设备损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用现有电车直流线网进行供电的充电桩系统，在前级输入开发出一种降压装置以及其控制策略，来解决输入直流电压不稳定容易造成充电桩系统内的电气设备损坏的情况的问题，有效的保证直流线网内的充电桩系统可靠运行。

实现上述目的的技术方案是：一种直流电网用降压式充电桩系统，其特征在于：直流线网供电系统、直流输入充电桩和降压装置，所述降压装置包括主控单元、模数转换模块、以及依次连接在直流线网供电系统和直流输入充电桩之间的igbt模块q、滤波电路、电流电压传感器以及直流继电器s，其中igbt模块q用于对直流线网供电系统提供的电压进行斩波；

所述电流电压传感器与模数转换模块连接，所述模数转换模块与主控单元连接，所述igbt模块q通过igbt驱动电路连接在主控单元的输出端；所述直流继电器s的控制端与主控单元连接；

模数转换模块用于将采集的电流、电压模拟信号转换为数字信号并发送至主控单元，控制单元用于对输入的电压和电流信号进行分析和记录、并向igbt驱动电路发送控制信号，igbt驱动电路用于接收主控单元发送的控制信号并向igbt模块q发送pwm驱动信号。

进一步地，所述滤波电路包括输出电感l和电容c，输出电感l的一端与igbt模块q的e极连接，igbt模块q的c极连接直流线网供电系统的正极，输出电感l的另一端与电容c的正极连接，电容c的负极与直流线网供电系统的负极连接。

进一步地，所述电流电压传感器包括电流传感器cs和电压传感器vs，所述电流传感器cs的一端与输出电感l连接、另一端分别与电压传感器vs的一端、直流继电器s连接，电压传感器vs的另一端与直流线网供电系统的负极连接。

本发明的工作原理

a、当直流线网供电系统的输出直流电压在正常范围内，模数转换模块对采样信号处理后，将数据送至主控单元，主控单元经过计算后发送igbt驱动电路工作指令，此时igbt驱动电路提供全导通驱动信号，igbt模块q直通，直流输入充电桩的输入电压与直流线网供电系统的输出直流电压相等，此时直流继电器s处于吸合状态。

b、当直流线网供电系统的输出直流电压超过直流输入充电桩输入电压的阈值、并高于降压装置的启动阈值时，降压装置启动工作并对直流输入充电桩的输入直流电压进行稳压。具体过程为：首先，模数转换模块对采样信号处理后，将数据送至主控单元，主控单元经过计算后发送igbt驱动电路工作指令，此时igbt驱动电路提供pwm驱动信号，igbt模块q开始工作，当直流线网供电系统的输出直流不断升高时，igbt驱动电路提供pwm驱动信号的占空比会不断增加达到电压稳定的目的，当直流线网供电系统的输出直流下降但高于降压装置的启动阈值时，igbt驱动电路提供pwm驱动信号的占空比会不断减小达到电压稳定的目的。

本发明的有益效果

本发明通过对输入电压和电流进行采样，通过与输入阈值进行比较并对igbt驱动电路的占空比大小进行控制，可以在有效的时间范围内的降低输入电压，保护直流输入充电桩。

附图说明

图1为本发明的控制原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括直流线网供电系统101、直流输入充电桩100和降压装置105，降压装置105包括主控单元103、模数转换模块104、以及依次连接在直流线网供电系统101和直流输入充电桩100之间的igbt模块q、滤波电路106、电流电压传感器107以及直流继电器s，本实施例所述主控单元103采用mcu微处理芯片，具体的型号为：lpc1766。

电流电压传感器107与模数转换模块104连接，模数转换模块104与主控单元103连接，igbt模块q的g极通过igbt驱动电路102连接在主控单元103的输出端，所述直流继电器s的控制端与主控单元103连接。

模数转换模块104用于将采集的电流、电压模拟信号转换为数字信号并发送至主控单元103，控制单元103用于对输入的电压和电流信号进行分析和记录、并向igbt驱动电路102发送控制信号，igbt驱动电路102用于接收主控单元103发送的控制信号并向igbt模块q发送pwm驱动信号。

滤波电路106包括输出电感l和电容c，输出电感l的一端与igbt模块q的e极连接，igbt模块q的c极连接直流线网供电系统的正极，输出电感l的另一端与电容c的正极连接，电容c的负极与直流线网供电系统101的负极连接。

电流电压传感器107包括电流传感器cs和电压传感器vs，电流传感器cs的一端与输出电感l连接、另一端分别与电压传感器vs的一端、直流继电器s连接，电压传感器vs的另一端与直流线网供电系统101的负极连接。

所述直流继电器s的串接在电流传感器cs与直流输入充电桩100的正极端之间。

本发明的工作原理

a、当直流线网供电系统101的输出直流电压在正常范围内，模数转换模块104对采样信号处理后，将数据送至主控单元103，主控单元103经过计算后发送igbt驱动电路工作指令102，此时igbt驱动电路102提供全导通驱动信号，igbt模块q直通，直流输入充电桩100的输入电压与直流线网供电系统100的输出直流电压相等，此时直流继电器s处于吸合状态。

b、当直流线网供电系统101的输出直流电压超过直流输入充电桩输入电压100的阈值，并高于降压装置105的启动阈值时，降压装置启动工作并对直流输入充电桩的输入直流电压进行稳压。具体过程为：首先，模数转换模块104对采样信号处理后，将数据送至主控单元103，主控单元103经过计算后发送igbt驱动电路102工作指令，此时igbt驱动电路102提供pwm驱动信号，igbt模块q开始工作，当直流线网供电系统101的输出直流不断升高时，igbt驱动电路102提供pwm驱动信号的占空比会不断增加达到电压稳定的目的，当直流线网供电系统101的输出直流下降但高于降压装置的启动阈值1时，igbt驱动电路102提供pwm驱动信号的占空比会不断减小达到电压稳定的目的。