一种光储充荷一体化低碳微电网系统的制作方法

1.本发明涉及电能控制技术领域，具体是一种光储充荷一体化低碳微电网系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，人们清楚的认识到能源的重要性，为了加快构建清洁低碳安全高效的能源体系，各能源品种有机结合，进一步实现绿色低碳发展，如今新能源和电动车的兴起，实现向新能源的转型，光储充荷一体化得以实施，其中光储充荷一体化即“光伏+储能+汽车充电”模式，并配合配电网的供电，以此组成低碳微电网系统，但是目前为满足光伏供电需求，光伏供电与配电网都以高电压的形式通过微电网系统传输到各个充电桩中，电能由于传输的距离较远，在传输的过程中容易发生电能损耗，且损耗的量较大，不利于能源的高效利用，因此有待改进。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种光储充荷一体化低碳微电网系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本发明实施例中，提供一种光储充荷一体化低碳微电网系统，该光储充荷一体化低碳微电网系统包括：光伏调节模块，充电桩模块，配电网模块，智能控制模块，变流控制模块，储能控制模块，电能判断模块，配电控制模块；所述光伏调节模块，用于对将光能转换为电能并通过电压调节电路调节输出的电能；所述充电桩模块，与所述光伏调节模块连接，用于接收所述光伏调节模块、变流控制模块、配电控制模块和储能控制模块输出的电能并通过充电桩输出；所述配电网模块，与所述变流控制模块连接，用于提供交流电能并将交流电能传输给所述变流控制模块；所述智能控制模块，与所述光伏调节模块连接，用于输出第一脉冲信号并调节所述电压调节电路输出的电能，用于输出第二脉冲信号并控制所述储能控制模块的工作，用于输出第三脉冲信号并控制所述变流控制模块的工作，用于根据所述电能判断模块输出的信号输出第四脉冲信号和第五脉冲信号并控制所述配电控制模块进行电流调节和双向dc-dc传输控制；所述变流控制模块，与所述智能控制模块和充电桩模块连接，用于通过所述第三脉冲信号控制变流控制电路进行ac-dc转换和电压与频率的调节；所述储能控制模块，与所述光伏调节模块、配电控制模块和智能控制模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并对所述光伏调节模块和配电控制模块输出的电能进行dc-dc调节，用于通过储能电路进行存储，用于控制储能电路的电能输出；所述电能判断模块，与所述储能控制模块和智能控制模块连接，用于对所述储能控制模块进行满电和欠电检测并分别输出满电信号和欠电信号；
所述配电控制模块，与所述智能控制模块和光伏调节模块连接，用于接收充电桩系统中光伏发出的电能并通过所述第四脉冲信号调节电流调节电路进行电流调节，用于通过所述第五脉冲信号控制所述双向dc-dc电路的工作，用于通过双向dc-dc电路将电流调节后的电能传输给所述储能控制模块，用于通过双向dc-dc电路将所述光伏调节模块输出的电能传输给光伏调节模块。
5.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明光储充荷一体化低碳微电网系统通过智能控制模块控制光伏调节模块对转换后的电能的dc-dc调节，控制变流控制模块对配电网模块的ac-dc转换和调节处理，以及对储能控制模块的储能和放电控制，以便完成储能控制模块的储能和与配电网模块对充电桩模块的互补供电控制，同时配合电能判断模块对储能控制模块的状态进行判断，以便智能控制模块在储能控制模块储能未满时，控制配电控制模块接收充电桩系统中光伏发出的电能，并在储能充满时，控制光伏调节模块对充电桩系统的供电，提高对光伏电能的利用率，降低电能传输损耗的同时保证光伏供电需求。
附图说明
6.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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发明的一些实施例，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。
7.图1为本发明实例提供的光储充荷一体化低碳微电网系统的原理方框示意图。
8.图2为本发明实例提供的光储充荷一体化低碳微电网系统的电路图。
9.图3为本发明实例提供的配电控制模块的电路图。
10.图4为本发明实例提供的电能判断模块的电路图。
具体实施方式
11.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，都属于本发明保护的范围。
12.实施例1，请参阅图1，一种光储充荷一体化低碳微电网系统包括：光伏调节模块1，充电桩模块2，配电网模块3，智能控制模块4，变流控制模块5，储能控制模块6，电能判断模块7，配电控制模块8；具体地，所述光伏调节模块1，用于对将光能转换为电能并通过电压调节电路调节输出的电能；充电桩模块2，与所述光伏调节模块1连接，用于接收所述光伏调节模块1、变流控制模块5、配电控制模块8和储能控制模块6输出的电能并通过充电桩输出；配电网模块3，与所述变流控制模块5连接，用于提供交流电能并将交流电能传输给所述变流控制模块5；智能控制模块4，与所述光伏调节模块1连接，用于输出第一脉冲信号并调节所述电压调节电路输出的电能，用于输出第二脉冲信号并控制所述储能控制模块6的工作，用于
输出第三脉冲信号并控制所述变流控制模块5的工作，用于根据所述电能判断模块7输出的信号输出第四脉冲信号和第五脉冲信号并控制所述配电控制模块8进行电流调节和双向dc-dc传输控制；变流控制模块5，与所述智能控制模块4和充电桩模块2连接，用于通过所述第三脉冲信号控制变流控制电路进行ac-dc转换和电压与频率的调节；储能控制模块6，与所述光伏调节模块1、配电控制模块8和智能控制模块4连接，用于接收所述第二脉冲信号并对所述光伏调节模块1和配电控制模块8输出的电能进行dc-dc调节，用于通过储能电路进行存储，用于控制储能电路的电能输出；电能判断模块7，与所述储能控制模块6和智能控制模块4连接，用于对所述储能控制模块6进行满电和欠电检测并分别输出满电信号和欠电信号；配电控制模块8，与所述智能控制模块4和光伏调节模块1连接，用于接收充电桩系统中光伏发出的电能并通过所述第四脉冲信号调节电流调节电路进行电流调节，用于通过所述第五脉冲信号控制所述双向dc-dc电路的工作，用于通过双向dc-dc电路将电流调节后的电能传输给所述储能控制模块6，用于通过双向dc-dc电路将所述光伏调节模块1输出的电能传输给光伏调节模块1。
13.在具体实施例中，上述光伏调节模块1可采用光伏发电电路和电压调节电路，由光伏发电电路将光能转换为电能并由电压调节电路进行dc-dc稳压调节；上述充电桩模块2为单个充电桩装置，用于接收电能并输出；上述配电网模块3可采用智能电网电路和配电网电路，由配电网电路输入交流电能并由智能电网电路传输，在此不做赘述；上述智能控制模块4可采用驱动电路和微控制电路，其中驱动电路可选用igbt驱动芯片，用于提高微控制电路对igbt的驱动能力，在此不做赘述；上述微控制电路可选用，但并不限于单片机、dsp等集成了运算器、控制器、存储器以及输入输出器等诸多部件，实现信号的处理、数据存储、模块控制、定时控制等功能；上述变流控制模块5可采用变流控制电路，实现对电能的ac-dc转换和电压与频率的调节；上述储能控制模块6可采用双路电压调节电路，实现电能的存储和释放；上述电能判断模块7可采用电能比较电路判断储能控制模块6的电量状态；上述配电控制模块8可采用电流调节电路和双向dc-dc电路，由电流调节电路降低充电桩系统提供的电能的电流值，并由双向dc-dc电路进行电能双向控制。
14.实施例2，在实施例1的基础上，请参阅图2、图3和图4，所述光伏调节模块1包括光伏阵列、第一电容c1、第一电感l1、第一电阻r1、第一二极管d1、第一功率管q1；所述智能控制模块4包括第一控制器u1；具体地，所述光伏阵列的第一端连接第一电容c1的一端并通过第一电感l1连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端连接第一二极管d1的阳极和第一功率管q1的集电极，光伏阵列的第二端、第一电容c1的另一端和第一功率管q1的发射极均接地，第一二极管d1的阴极连接所述配电控制模块8，第一功率管q1的栅极连接第一控制器u1的第一io端。
15.在具体实施例中，上述第一功率管q1可选用igbt，配合第一电感l1、第一电阻r1和第一二极管d1组成单向升压电路，其中第一二极管d1避免电能输入光伏阵列；上述第一控制器u1可选用dsp，型号可选用，但并不限于tms320f2812芯片；上述光伏阵列主要为充电桩模块2提供所需的新能源，并且一个光伏阵列与一个充电桩模块2相连接，在此不做赘述。
16.进一步地，所述储能控制模块6包括储能装置、第二电感l2、第二电阻r2、第三功率
管q3、第二功率管q2、第二二极管d2、第二电容c2、第三二极管d3；具体地，所述储能装置的第一端通过第二电感l2连接第二电阻r2的一端、第二电阻r2的另一端连接第三功率管q3的集电极和第二功率管q2的发射极，第二功率管q2的集电极连接第二电容c2的一端、第二二极管d2的阴极和第三二极管d3的阳极，第二二极管d2的阳极连接所述第一二极管d1的阴极，第二电容c2的另一端、第三功率管q3的发射极和储能装置的第二端均接地，第二功率管q2的栅极和第三功率管q3的栅极分别连接所述第一控制器u1的第二io端和第三io端，第三二极管d3的阴极连接所述充电桩模块2。
17.在具体实施例中，上述第二功率管q2和第三功率管q3均可选用igbt，配合第二电感l2和第二电容c2组成双路电压调节电路，用于对储能装置进行充电和放电控制；上述第二二极管d2避免储能控制模块6的电能输入配电控制模块8，第三二极管d3避免变流控制模块5的电能输入储能控制模块6。
18.进一步地，所述配电控制模块8包括充电桩系统、第五电容c5、第八功率管q8、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5；具体地，所述充电桩系统的一端连接第五电容c5的一端和第八功率管q8的集电极，第八功率管q8的发射极连接第三电阻r3的一端并通过第四电阻r4连接所述第一控制器u1的第九io端，第三电阻r3的另一端、第五电容c5的另一端、第五电阻r5的一端和充电桩系统的另一端均接地，第八功率管q8的栅极连接第一控制器u1的第八io端。
19.在具体实施例中，上述充电桩系统为该充电桩模块2附近的充电桩，附近的充电桩在其各自的储能控制模块6充满电时，附近的充电桩将把光伏调节模块1输出的电能以并联的形式传输给储能控制模块6未充满的充电桩，以此形成的充电桩系统；上述第八功率管q8可选用igbt，由第一控制器u1控制，第三电阻r3与充电桩系统并联，以便减低充电桩系统并联后的电能电流，并由第一控制器u1的第九io端进行电流采样。
20.进一步地，所述配电控制模块8还包括第九功率管q9、第十功率管q10、第三电感l3；具体地，所述第九功率管q9的集电极连接所述第八功率管q8的集电极，第九功率管q9的发射极连接第十功率管q10的集电极并通过第三电感l3连接所述第一二极管d1的阴极，第十功率管q10的发射极连接所述第五电阻r5的第二端和地端，第九功率管q9的栅极和第十功率管q10的栅极分别连接所述第一控制器u1的第十io端和第十一io端。
21.在具体实施例中，上述第九功率管q9和第十功率管q10均可选用igbt，配合第三电感l3组成双向dc-dc电路，用于控制充电桩系统的电能输入到所述充电桩模块2，并控制光伏调节模块1输出的电能传输到充电桩系统。
22.进一步地，所述电能判断模块7包括第六电阻r6、第七电阻r7、第一比较器a1、第二比较器a2、满电阈值、欠电阈值；具体地，所述第六电阻r6的一端连接储能装置的第一端，第六电阻r6的另一端连接到一比较器的同相端、第二比较器a2的反相端和第七电阻r7的一端，第一比较器a1的反相端和第二比较器a2的同相端分别连接满电阈值和欠电阈值，第一比较器a1的输出端和第二比较器a2的输出端分别连接所述第一控制器u1的第十二io端和第十三io端，第七电阻r7的另一端连接储能装置的第二端。
23.在具体实施例中，上述第六电阻r6和第七电阻r7用于电量检测；上述第一比较器
a1和第二比较器a2均可选用lm393比较器，分别配合满电阈值和欠电阈值进行满电判断和欠电判断。
24.进一步地，所述充电桩模块2包括第一充电桩；所述变流控制模块5包括第四功率管q4、第五功率管q5、第六功率管q6、第七功率管q7、第三电容c3、第四电容c4；具体地，所述第一充电桩的第一端连接所述第三二极管d3的阴极、第四功率管q4的集电极和第六功率管q6的集电极，第四功率管q4的发射极连接第五功率管q5的集电极和第三电容c3的第一端，第六功率管q6的发射极连接第七功率管q7的集电极和第四电容c4的第一端，第一充电桩的第二端、第五功率管q5的发射极、第七功率管q7的发射极、第三电容c3的第二端和第四电容c4的第二端均接地，第四功率管q4的栅极、第五功率管q5的栅极、第六功率管q6的栅极和第七功率管q7的栅极分别连接所述第一控制器u1的第四io端、第五io端、第六io端和第七io端。
25.在具体实施例中，上述第四功率管q4、第五功率管q5、第六功率管q6和第七功率管q7均可选用igbt，且都由第一控制器u1控制，以便实现变流调节。
26.进一步地，所述配电网模块8包括配电网和智能电网；具体地，所述智能电网的第一端连接配电网的第一端和第三电容c3的第一端，智能电网的第二端连接配电网的第二端和第四电容c4的第一端。
27.本发明一种光储充荷一体化低碳微电网系统，在光伏调节模块1和储能控制模块6电量均不足时，第一控制器u1将控制第四功率管q4、第五功率管q5、第六功率管q6和第七功率管q7的闭断，将配电网输出的交流电能转换为直流电能并调节直流电能的频率和电压以便为第一充电桩供电，当储能装置的电能低于欠电阈值时，第二比较器a2输出高电平并由第一控制器u1的第十三io端接收，以便由第一控制器u1控制第二功率管q2的闭断，使得光伏阵列将电能传输给储能装置，同时第一控制器u1将控制第九功率管q9的闭断和第八功率管q8的闭断，通过第八功率管q8和第三电阻r3降低充电桩系统并联输入的电能电流，并由第九功率管q9、第三电感l3和第十功率管q10上的寄生二极管降低电能电压，以便为储能装置供电，当储能装置的电能充满后，第一比较器a1输出高电平，第一控制器u1将控制第十功率管q10和第一功率管q1的闭断，使得光伏阵列输出的电能通过第三电感l3、第十功率管q10和第九功率管q9上的寄生二极管进行升压并输入充电桩系统，以便为附近的充电桩进行供电，同时第一控制器u1将控制第三功率管q3导通，使得储能装置可为第一充电桩供电。
28.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
29.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。