[发明专利]一种基于直流固态变压器的多功能充电桩系统

说明书

本发明公开了一种基于直流固态变压器的多功能充电桩系统，包括光伏阵列、智能汇流箱、蓄电池、直流固态变压器、控制装置、低压DC/DC变换器、多个充电枪及多个充电接口，光伏阵列与智能汇流箱连接，所述直流固态变压器分别与智能汇流箱、蓄电池、多个充电枪和低压DC/DC变换器连接，低压DC/DC变换器与多个充电接口连接；控制装置分别对蓄电池、直流固态变压器和低压DC/DC变换器控制；本发明无需交流电网供电，能有效减少源‑荷距离，从而避免多次交直流转换带来的能量流失和谐波畸变；同时使充电枪和充电接口共用直流固态变压器的升压电路和逆变电路，可显著减小充电桩系统的体积和成本，提高设备利用率。

技术领域

本发明涉及一种充电桩电路，具体是一种基于直流固态变压器的多功能充电桩系统。

背景技术

伴随电动汽车保有量的增多，大规模充电行为不可避免，这将给电力系统安全、经济运行带来挑战。现阶段多数情况下，电动汽车将交流电源通过车载整流器或利用充电桩的整流装置为蓄电池充电，这两种方式都是将交流电转换成直流电后对蓄电池进行充电，从而会产生的较大电能损耗以及谐波畸变。

另外充电桩作为配电网、新能源微网和用户三者之间能量流动的中转站，所处位置的能量协调管理便显得至关重要，功率准确协调的实现需要一台可靠的“能量路由器”。由于固态变压器(solid state transformer，SST)由高频变压器和电力电子变换电路组成，允许分布式发电单元、储能单元和交、直流负载设备随时随地接入、即插即用，并能完成各交直流母线电压等级的转换和功率的双向控制，可以成为“能量路由器”。目前将固态变压器作为交直流微网能量中转的应用方案主要集中于系统结构设计，数学建模与仿真，储能设备的配置等，但是目前还没有用于充电桩的直流固态变压器电路，从而无法减少由于交直流转换导致的电能损耗以及谐波畸变。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于直流固态变压器的多功能充电桩系统，无需交流电网供电，能有效减少源-荷距离，从而避免多次交直流转换带来的能量流失和谐波畸变。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于直流固态变压器的多功能充电桩系统，包括光伏阵列、智能汇流箱、蓄电池、直流固态变压器、控制装置、低压DC/DC变换器、多个充电枪及多个充电接口，光伏阵列与智能汇流箱连接，所述直流固态变压器分别与智能汇流箱、蓄电池、多个充电枪和低压DC/DC变换器连接，低压DC/DC变换器与多个充电接口连接；控制装置分别对蓄电池、直流固态变压器和低压DC/DC变换器控制；

所述直流固态变压器包括滤波电感、半桥模块和DC-DC隔离型变换器，滤波电感连接半桥模块作为直流固态变压器的直流输入端，用于输入直流电，半桥模块的输出端与DC-DC隔离型变换器的输入端相连，DC-DC隔离型变换器的输出端作为直流固态变压器的直流输出端，用于输出直流电；

所述DC-DC隔离型变换器包括低压侧直流电容、单相全桥逆变器、LC串联谐振环节、高频变压器、单相桥式整流器和高压侧直流电容；低压侧直流电容与单相全桥逆变器连接，单相全桥逆变器和单相桥式整流器均包括两个并联的控制开关组，所述控制开关组由两个全控型开关器件串联组成，所述每个全控型开关器件的两端均并联有二极管，高频变压器的一端通过LC串联谐振环节与单相全桥逆变器的两个控制开关组连接，所述LC串联谐振环节由谐振电感和谐振电容串联组成，高频变压器的另一端与单相桥式整流器的两个控制开关组连接，单相桥式整流器与高压侧直流电容连接。

进一步，所述低压DC/DC变换器包括由两个全控型开关器件串联组成的控制开关组、电感和两个电容，所述每个全控型开关器件的两端均并联有二极管，其中一个电容的两端分别与控制开关组的两端连接，另一个电容的两端分别与控制开关组的一端和电感的一端连接，电感的另一端连接在两个全控型开关器件之间的电路上。

进一步，所述全控型开关器件为IGBT、IGCT和MOSFET的其中之一。

进一步，所述控制装置是DSP控制器。