一种充电站恒功率情况下的飞轮储能扩容系统的制作方法

本发明涉及恒功率充电站扩容技术领域，尤其涉及一种充电站恒功率情况下的飞轮储能扩容系统。

背景技术：

近年以来，电动汽车以其在节能减排和减少对传统化石燃料的依赖方面相比于传统汽车具有明显优势，逐渐成为汽车行业的发展方向。充电站的建设量也在逐年攀升，直流充电桩因为其具备功率大，60-100kw，充电时间短，也被业界广泛使用。由于充电站建设成本高，前期投入大，所以发展缓慢，现有充电站容量固定无法满足日益增长的电动汽车需求，如果能在现有充电站基础上实现升级改造，满足日益增长的电动汽车使用量，那么改造成本会大幅下降，这样市场才会平稳过度，更好发展。

技术实现要素：

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种充电站恒功率情况下的飞轮储能扩容系统包括：充电站电网和大功率飞轮储能控制系统；

所述大功率飞轮储能控制系统包括ac滤波器、ac/dc/ac双向变流器、大功率飞轮储能控制单元、直流快速充电装置和控制器；

所述ac滤波器一端通过三相电路与充电站电网相连接；

所述ac滤波器的另一端通过三相电路与所述ac/dc/ac双向变流器一端相连接，所述ac/dc/ac双向变流器的另一端分别与所述大功率飞轮储能控制单元和所述直流快速充电装置一端相连接；

所述控制器分别和所述ac滤波器、所述ac/dc/ac双向变流器和所述大功率飞轮储能控制单元相连接；

所述直流快速充电装置另一端与电动汽车电池相连接；

工作状态下：在现有充电站容量恒定情况下，当充电车位数量能够满足电动汽车充电时，并且充电站功率有结余，所述充电站电网经过所述ac滤波器过滤后的电能，通过所述ac/dc/ac双向变流器经过整流和逆变过程，将交流电能转化为与飞轮电池同频率的交流电能存储到所述大功率飞轮储能控制单元中，当电动汽车的待充电功率大于充电站本身的功率时，所述控制器控制所述大功率飞轮储能控制单元将存储的电能通过所述ac/dc/ac双向变流器经过整流将交流电能转化为直流电能，和通过充电站电网经过所述ac滤波器、及所述ac/dc/ac双向变流器转化的电能一起为电动汽车进行充电，达到扩容的目的；

当充电车位数量不能够满足电动汽车充电时，所述充电站电网经过所述ac滤波器过滤后的电能，通过所述ac/dc/ac双向变流器经过整流将交流电能转化为直流电，通过所述直流快速充电装置直接为电动汽车进行充电。

进一步地：所述ac滤波器位于直流充电桩的内部。

由于采用了上述技术方案，本发明提出了一种充电站恒功率情况下的飞轮储能扩容系统，该系统在现有充电站容量恒定情况下，可以将充电站一组或多组直流充电桩改造成经过ac滤波器稳流后通过ac/dc/ac双向变流器与大功率飞轮储能单元相连接，或将ac滤波器稳流后通过ac/dc/ac双向变流器与大功率飞轮储能单元集成连接，均可以输出单相电供给电动汽车电池充电，或也可以该方案可以先将电能储存在大功率飞轮储能控制模块中，给电动汽车电池充电时输出电能，充电站的短时容量会随着大功率飞轮储能控制模块相比于直流充电桩的容量增加而增加，达到扩容目的，该系统可以在现有充电站容量不变情况下，增加充电桩数量和储存电能，既满足增长的电动汽车充电需求，又可以节约重新建设充电站或者增加充电站电网容量的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中公开的系统的结构示意图；

图2为本发明中大功率飞轮储能控制模块的结构示意图；

图中：1、充电站电网，2、直流充电桩，3、电动汽车电池，4、ac滤波器，5、大功率飞轮储能控制系统，6、ac/dc/ac双向变流器，7、大功率飞轮储能控制单元，8、直流快速充电装置，9、控制器。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：

如图1所示的一种利用飞轮储能在充电站恒功率情况下的扩容系统，包括：充电站电网1和大功率飞轮储能控制系统5；

图2为本发明大功率飞轮储能控制系统的结构示意图，

所述大功率飞轮储能控制系统5包括ac滤波器4、ac/dc/ac双向变流器6、大功率飞轮储能控制单元7、直流快速充电装置8和控制器9；

所述ac滤波器4一端通过三相电路与充电站电网1相连接；

所述ac滤波器4的另一端通过三相电路与所述ac/dc/ac双向变流器6一端相连接，所述ac/dc/ac双向变流器6的另一端分别与所述大功率飞轮储能控制单元7和所述直流快速充电装置8一端相连接；

所述控制器9分别与所述ac滤波器4、所述ac/dc/ac双向变流器6和所述大功率飞轮储能控制单元7相连接；

所述直流快速充电装置8另一端与电动汽车电池3相连接；

进一步地，所述ac滤波器4为所述直流充电桩2的一部分；

运用大功率飞轮储能技术，在现有充电站容量恒定情况下，将充电站一组或多组直流充电桩2改造成经过ac滤波器4稳流后通过所述ac/dc/ac双向变流器6整流和逆变后再经过大功率飞轮储能控制单元7输出单相电供给电动汽车电池3充电，或单独将所述ac滤波器4稳流后通过所述ac/dc/ac双向变流器6整流和逆变后再经过大功率飞轮储能控制单元7输出单相电供给电动汽车电池3充电，该方案可以先将电能储存在大功率飞轮储能控制单元7中，给电动汽车电池3充电时输出电能，充电站的短时容量会随着所述大功率飞轮储能控制单元7相比于直流充电桩2的容量增加而增加，实现了恒功率充电站通过改造扩容的目的。

在现有充电站容量恒定情况下，当充电车位数量能够满足电动汽车充电时，并且充电站功率有结余，所述充电站电网1经过所述ac滤波器4过滤后的电能，通过所述ac/dc/ac双向变流器6经过整流和逆变过程，将交流电能转化为与飞轮电池同频率的交流电能存储到所述大功率飞轮储能控制单元7中，当电动汽车的待充电功率大于充电站本身的功率时，所述控制器9控制所述大功率飞轮储能单元7将存储的电能通过所述ac/dc/ac双向变流器6经过整流和逆变将交流电能转化为直流电能，再将充电站电网1经过所述ac滤波器4、及所述ac/dc/ac双向变流器6转化电能一起为电动汽车进行充电，达到扩容的目的；

该方案可以先将电能储存在大功率飞轮储能控制单元7中，给电动汽车电池充电时输出电能，充电站的短时容量会随着大功率飞轮储能控制单元7相比于直流充电桩的容量增加而增加，达到扩容目的；

当充电车位数量不能够满足电动汽车充电时，所述充电站电网1经过所述ac滤波器过滤后的电能，通过所述ac/dc/ac双向变流器6经过整流和逆变将交流电能转化为直流电，通过所述直流快速充电装置8直接为电动汽车电池3，实现大功率充电和快速充电功能。

所述ac滤波器对输入电能的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时可以有效防止雷击，；

所述大功率飞轮储能控制单元7包括一组或多组飞轮储能装置和控制系统，所述大功率飞轮储能控制单元7包括电池壳体、电机主轴、蓄能飞轮、转子、定子、磁悬浮轴承、真空泵和控制系统；

所述直流快速充电装置8设置有一条多通道电能传输路径，具有汽车充电时，后级电路保护作用，同时对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰。

进一步地，工作状态如下：当所述大功率飞轮储能控制单元7充电时，电能由所述充电站电网经过所述ac滤波器4的过滤稳定后通过所述ac/dc/ac双向变流器6以交流电形式供给所述大功率飞轮储能控制单元7进行快速存储；当电动汽车需要充电时，电能由所述大功率飞轮储能控制单元7通过所述ac/dc/ac双向变流器6转化为单相电经过所述直流快速充电装置8供给电动汽车电池进行快速充电。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。