[发明专利]一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法

说明书

本发明提出了一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法，包括与直流源连接的供电侧直流母线、K个分立的充电桩单元和互济总直流母线；每个充电桩单元均包括一个输入直流母线、一个互济子直流母线、一个输出直流母线、N条隔离支路、一个非隔离DC/DC模块、一个输出端子；每个充电桩单元的输入直流母线与供电侧直流母线相连，每个充电桩单元的互济子直流母线与互济总直流母线连接；每条隔离支路配置相同，均包括输出支路和互济支路；当电动汽车接入的充电桩单元中所有输出支路启动时，输出的功率无法满足该电动汽车的需求功率时，通过启动其他充电桩单元的互济支路，满足电动汽车的需求功率。

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种高效能的一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法。

背景技术

现有电动汽车直流充电站主要由多个直流充电桩构成，为满足充电安全要求，直流充电桩内优选采用高频电气隔离方法将供电侧直流母线和充电侧直流母线高频隔离。

目前，高频直流隔离是通过供电侧直流母线和充电侧直流母线间安装隔离DC/DC模块实现的，主要有两种电气拓扑形式。一种是隔离DC/DC模块分别安装在每个直流充电桩内，这种安装方式节省直流充电站的占地面积，但是隔离DC/DC模块无法在充电桩间复用，充电桩隔离容量固定；另一种是所有的隔离DC/DC模块统一安装在一起，通过可变换电气连接的方式连接到每个充电桩，虽然隔离DC/DC的容量可以在充电桩间复用，但这种安装方式需要独立的站房安装隔离DC/DC模块，且隔离模块与充电桩间接线复杂。

因此，一种既可以使得隔离DC/DC模块安装在每个直流充电桩内以节省建设用地，又可以实现这些隔离DC/DC模块容量在直流充电桩间复用的电气拓扑是具有十分重要的价值的。

发明内容

发明目的：为解决直流充电站内直流充电桩间隔离容量复用问题，本发明提出了一种一体化直流充电站电气拓扑及其运行控制方法。

技术方案：体化直流充电站电气拓扑，包括与直流源连接的供电侧直流母线、K个分立的充电桩单元和互济总直流母线；

每个充电桩单元均包括一个输入直流母线、一个互济子直流母线、一个输出直流母线、N条隔离支路、一个非隔离DC/DC模块、一个输出端子；每个充电桩单元的输入直流母线与供电侧直流母线相连，每个充电桩单元的互济子直流母线与互济总直流母线连接；

每条隔离支路配置相同，均包括：一个隔离型DC/DC模块、一个输出开关和一个互济开关；

每条隔离支路中，隔离型DC/DC模块的输入侧与输入直流母线连接，输出侧通过输出开关与输出直流母线连接，此时构成输出支路，输出侧通过互济开关与互济子直流母线连接，此时构成互济支路；互济子直流母线通过开关与输出直流母线连接；输出直流母线通过非隔离DC/DC模块与输出端子连接；

当电动汽车接入的充电桩单元中所有输出支路启动时，所输出的功率无法满足该电动汽车的需求功率时，通过启动其他充电桩单元的互济支路，满足电动汽车的需求功率。

进一步的，所述直流源为直流配电网馈线或充电站AC/DC模块的直流侧馈线。

进一步的，所述供电侧直流母线的额定电流I₁₁大于等于直流源的额定电流。

进一步的，互济总直流母线的额定电流I₁₂满足：I₁₂≥I₁₁×U₁₁/U₁₂，其中，U₁₁为供电侧直流母线的额定电压，U₁₂为互济总直流母线额定电压。

进一步的，每个输出开关和互济开关的额定电流大于等于隔离型DC/DC模块的输出侧额定电流I₃₂。