[发明专利]一种连接电动汽车与智能电网的储能充电电源装置

说明书

技术领域

本发明是一种连接电动汽车与智能电网的储能充电电源装置，属于连接电动汽车与智能电网的储能充电电源装置的创新技术。

背景技术

目前，动力电池充电通常采用恒流充电、恒压充电的方法；恒流充电时，由于电池可接受电流的能力随着充电过程而下降，充电后期电流主要用于电解水，析出气体而不能有效地转化为化学能，充电效率下降；恒压充电时，由于电池电压不确定，造成充电电流过大，易出现电池极柱弯曲等问题而影响电池寿命。实际应用多采用恒流、恒压分段式充电的方式，要求较长的充电时间。

采用工频交流电作为输入的充电电源中，往往功率因数低，电流失真率大，脉冲充电对电网产生的谐波干扰比较强，大功率充电电源尤其如此；此外，输出部分的直流变换模块效率也成为影响充电电源往大功率快速充电方向发展的瓶颈。

为适应智能电网的发展需要，电网能量有富余时，通过充电设备将电能快速充至动力电池中；当电网中需要用电时，可将动力电池的能量通过逆变器输出至电网。

现有技术中出现了对动力电池进行正负脉冲快速充电的一些方法，并且也有一些较高效率的充电电源出现，例如中国专利200710020300，200710022012.4，201010202827.2等都提及了对电池进行快速充电的技术方案，中国专利200710000451.5，200510091141.x提及了提高功率因数与效率的技术方案，但目前尚未发现将高功率因数高效整流、快速充电及逆变等技术结合在一起的储能充电电源装置方案。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可以解决大容量电池快速充电问题, 充电效率高的连接电动汽车与智能电网的储能充电电源装置。本发明设计合理，方便使用。

本发明的技术方案是：本发明的连接电动汽车与智能电网的储能充电电源装置，包括电网端滤波电路、静态开关、有源功率因数校正电路、逆变电路、母线超级电容、双向DC/DC变换器及电池端滤波电路, 其中静态开关通过电网端滤波电路与电网三相交流电连接，有源功率因数校正电路的输入端与静态开关连接，有源功率因数校正电路的输出端与母线超级电容连接，母线超级电容通过逆变电路与静态开关连接及与母线超级电容连接，母线超级电容通过双向DC/DC变换器与电池端滤波电路连接，电池端滤波电路与动力电池连接；上述静态开关、有源功率因数校正电路及逆变电路控制能量在电网与动力电池之前的传输方向。 

上述静态开关包括晶闸管Q1～Q6，其中Q1与Q6相互连接，并连接至电网端滤波电路中的电感L1的输出端，其中Q2与Q5相互连接，并连接至电网端滤波电路中电感L2的输出端，其中Q3与Q4相互连接，并连接至电网端滤波电路中电感L3的输出端，静态开关中的晶闸管Q1、Q2、Q3连接电网端滤波电路与逆变电路三相输出Ro相、So相、To相的部分，Q1连接Ro相， Q2连接So相，Q3连接To相，静态开关中的Q4、Q5、Q6连接电网端滤波电路与有源功率因数校正电路三相输入Ri、Si、Ti的部分，Q4连接Ti相，Q5连接Si相，Q6连接Ri相。

上述母线超级电容包括超级电容C13及C14，C13、C14串联，超级电容C13的正极Pi连接有源功率因数校正电路的D1、D2、D3，同时连接双向DC/DC变换器的正输入端及逆变电路的正输入端，超级电容C14的负极Ni连接有源功率因数校正电路的D4、D5、D6，同时连接双向DC/DC变换器的负输入端及逆变电路的负输入端，中点M连接有源功率因数校正电路的三个双向开关公共端。

上述双向DC/DC变换器（6）包括具有反并联二极管的功率开关管 Q15～Q22、电感L7～L10、电容C15；所述双向DC/DC变换器采用四相桥式电路，其中Q15、Q16构成第一相，中点连接电感L10，Q17、Q18构成第二相，中点连接电感L9，Q19、Q20构成第三相，中点连接电感L8，Q21、Q22构成第一相，中点连接电感L7，上述四相桥式电路的正输入端互相连接，并接至母线超级电容的正极，四相桥式电路的负输入端互相连接，并接至母线超级电容的负极及电容C15的负极，电感L7～L10的另一端互相连接，并接至电容C15的正极。

上述双向DC/DC变换器所采用的电感L7～L10为耦合电感，其中L7与L8耦合，绕在同一个磁芯上，L9与L10耦合，绕在另一个磁芯上，L7～L10的另一端端相互连接。