[发明专利]一种V2G充电桩过流过压故障保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于V2G充电桩过流过压故障保护系统及方法，系统包括微电网侧保护模块和汽车侧保护模块。过流过压故障保护系统由过流过压保护模块集成到V2G充电桩内部。两种保护均采用模块化设计，微电网侧保护模块每相由功率电子器件IGBT、限流限压高阻两部分组成，共三相。汽车侧保护模块由反串联功率电子器件IGBT、限流限压高阻两部分组成，共两极。微电网侧、汽车侧每相或者每极由两个功率电子器件IGBT反向串联然后和限流限压高阻并联，构成过流过压故障保护系统模块。微电网侧保护：过流过压保护模块串联在微电网侧主回路系统中构成保护回路；汽车侧保护：过流过压保护模块串联在和汽车直流互联的直流正负极主回路上，构成保护回路。

技术领域

本发明属于V2G(Vehicle-to-Grid，车辆到电网)汽车充电桩技术领域，更具体地，涉及一种V2G充电桩过流过压故障保护系统及方法，适用于各种充电桩，以达到实现对微电网侧和汽车储能单元过压过流快速保护功能。

背景技术

近年来随着电动汽车充电技术逐渐成熟，电动汽车储能单元能量密度越来越大，电动汽车的销量和市场占有率快速提升，同时带动了电动汽车充电桩制造企业蓬勃发展。根据公安部，华经产业研究院整理的数据，截止到2020年6月我国新能源汽车保有量在417万辆且以燃油车数倍速度在增长。最新研究发现电动汽车一天中大多数时间处于停车闲置状态，超过90％的电动汽车每天行驶仅为1小时，电动汽车普及后将有足够的电动汽车接入电网，用于智能电网的调控。

在用电低谷时段从电网吸收能量对电动汽车充电，在用电高峰时段将电动汽车储能单元电能回馈给电网，对电网起到削峰填谷作用，这样V2G车网互联技术起到至关重要的角色。V2G充电桩技术比传统电动汽车充电相比具有很大的优势以及广阔的应用前景。

V2G充电桩及常规充电桩在实现过流、过压等故障保护时都是利用机械断路器完成的，当微电网、汽车储能单元及充电桩内部发生故障时，检测单元检测到故障并上传至控制器，控制器下发保护动作指令给机械断路器，断路器内部动作方式属于磁脱扣机械式保护，机械保护会有一定的误差和动作延时，常规的断路器保护动作延时最大在几十毫秒。

在毫秒甚至几十毫秒级别的保护延时下故障可能已经扩大并造成不可逆转的事故。如电动汽车因为长时间过流、过压自燃，微电网因为下级故障导致上级开关跳闸引起其它负荷停运等安全事故。随着充电桩、电动汽车的普及增多，类似的安全事故也会与日俱增。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种V2G充电桩过流过压故障保护系统及方法，利用V2G充电桩过流过压故障保护系统，将过流过压等故障在微秒级时间内将故障电流降到A级同时箝位过电压，让故障范围迅速收窄。可以完全弥补机械断路器保护动作延时长引起故障扩大，切断故障大电流、高电压时主触点黏连的缺点。保护动作延时缩小会减小故障范围，断路器在遇到故障时在安全电压内切断故障小电流提高了微电网、V2G充电桩、电动汽车的可靠性、安全性。

本发明采用如下的技术方案。本发明的第一方面提供了一种V2G充电桩过流过压故障保护系统，设置在V2G充电桩内部，包括：微电网侧机械断路器和汽车侧直流机械断路器，其特征在于，

还包括：微电网侧过流过压故障保护模块和汽车侧过流过压故障保护模块；

所述微电网侧过流过压保护模块设置在V2G充电桩接入的微电网与AC/DC双向变换器之间的微电网侧主回路上；

所述汽车侧保护模块设置在DC/DC双向隔离型变换器直流输入输出与直流机械断路器之间的汽车侧主回路上；

所述微电网侧过流过压故障保护模块和汽车侧过流过压故障保护模块分别由独立的驱动板控制。

优选地，所述微电网侧过流过压保护模块每相至少由两个IGBT反串联后与限流限压高阻并联形成，共三相，作为一个整体单元串接到微电网侧主回路里。