一種直流光儲充一體化的充電站的制作方法

本發明涉及直流發配電系統技術領域，具體涉及一種直流光儲充一體化的充電站。

背景技術：

在一個為電動車提供充電服務的充電站中，往往會對多臺電動車輛同時進行直流充電，這時就需要多臺充電機同時運行。隨著車輛單次充電運行里程的增加，單臺車輛上的電池容量相繼加大，同時要求縮短充電時間，所以單臺電動車充電機的功率容量不斷提升。此時為了保證設備的長期穩定可靠運行，以及滿足諧波和功率因數的標準，對整個充電站供電系統的電網容量、可靠性、功率因數、諧波及效率都有較高的要求。

然而當前的充電站通常存在效率較低、容錯性差、環節多、分布式新能源電源利用率低的缺陷,現有的充電站通常由多個小功率AC/DC單元模塊疊加并聯構成，系統架構也比較復雜。此外，當前的充電站在遇到雨水天氣時，可能會被雨水淹沒，從而導致充電站內部出現短路的現象。

應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本申請的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本申請的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種直流光儲充一體化的充電站，采用比較精簡的系統架構提高新能源電源的利用率，提供大功率的直流快速充電能力并且增加電源系統的容錯性。

為實現上述目的，本發明提供一種直流光儲充一體化的充電站，包括直流總線、太陽能輸入鏈路、風能輸入鏈路、儲能電路、充電槍鏈路以及至少一條供電鏈路，其中：所述直流總線呈環形分布；所述至少一條供電鏈路、太陽能輸入鏈路、風能輸入鏈路、儲能電路以及充電槍鏈路按照順時針方向依次接入所述直流總線上；所述供電鏈路包括依次相連的進線保護斷路器、輸入接口模塊以及有源整流模塊，所述進線保護斷路器輸入交流電源，所述有源整流模塊與所述直流總線相連；所述輸入接口模塊和所述有源整流模塊的型號分別為6SL3300-7TE32-6AA0和6SL3330-7TE32-1AA3；所述太陽能輸入鏈路中包括相連的太陽能電板和直流雙向變換器；其中，所述直流雙向變換器與所述直流總線相連；所述風能輸入鏈路中包括相連的風能發電機和直流雙向變換器；其中，所述直流雙向變換器與所述直流總線相連；所述儲能鏈路中包括相連的儲能電池和直流雙向變換器；其中，所述直流雙向變換器與所述直流總線相連；所述充電槍鏈路中包括依次相連的充電槍、整流濾波電路和直流雙向變換器；其中，所述直流雙向變換器與所述直流總線相連；其中，所述充電槍中包括漏水檢測模塊，所述漏水檢測模塊包括相連的水位傳感器電路和單片機電路；其中，所述單片機電路包括型號為STC89C52RC的單片機芯片，所述水位傳感器電路包括型號為HC-SR04的超聲波距離傳感器，所述超聲波距離傳感器的引腳1與5V的電源相連，所述超聲波距離傳感器的引腳4接地，所述超聲波距離傳感器的引腳2和引腳3分別與所述單片機芯片的引腳1和引腳2對應相連。

進一步地，所述整流濾波電路中包括軸向雙分裂多脈波整流變壓器和全波整流器，其中，所述全波整流器中包括并聯的第一整流組件和第二整流組件，所述軸向雙分裂多脈波整流變壓器二次側的一組繞組與所述第一整流組件相連，所述軸向雙分裂多脈波整流變壓器二次側的另一組繞組與所述第二整流組件相連；其中，與所述第一整流組件相連的一組繞組為采用星形接法的繞組，與所述第二整流組件相連的另一組繞組為采用三角形接法的繞組。

進一步地，所述第一整流組件和所述第二整流組件中均包括并聯的三組二極管支路，其中每組二極管支路中包括串聯的兩個二極管。

進一步地，所述充電槍中還包括ZigBee通信模塊，所述ZigBee通信模塊包括型號為CC2530的ZigBee芯片以及與所述ZigBee芯片相連的無線收發電路、晶振電路、組網指示電路以及復位電路。

進一步地，所述無線收發電路中包括與SMA接口相連接的桿狀天線；所述晶振電路中包括頻率不同的第一晶振和第二晶振，所述第一晶振的兩端分別與所述ZigBee芯片的引腳22和引腳23相連，所述第二晶振的兩端分別與所述ZigBee芯片的引腳32和引腳33相連；所述組網指示電路包括第一LED燈和第八電阻，所述第一LED燈的正極與所述ZigBee芯片的引腳6相連，負極通過所述第八電阻接地；所述復位電路包括依次連接的3.3V的直流電源、降壓電阻、按鍵開關，所述按鍵開關靠近所述降壓電阻的一端與所述ZigBee芯片的引腳20相連，所述按鍵開關的另一端接地。

進一步地，所述漏水檢測模塊還包括通信電路，所述通信電路包括型號為MAX485的通信芯片，所述通信芯片的引腳2和引腳3相短接，所述通信芯片的引腳1、引腳2、引腳4分別通過第一光耦隔離器、第二光耦隔離器、第三光耦隔離器與所述單片機芯片的引腳10、引腳3、引腳11對應連接，所述通信芯片的引腳8和引腳6之間、引腳6與引腳7之間以及引腳7與引腳8之間均連接有電阻，所述通信芯片的引腳8與5V的電源相連，引腳5接地。

本發明的有益效果在于：

采用環形分布的直流總線，在其中的任何一個鏈路出現故障時，都不會影響其它設備正常運行，從而能夠提高系統的容錯性。此外，所述充電站中包括太陽能電板和風能電機，能夠提高新能源的利用率。再者，通過直流雙向變換器，一方面可以由交流電源向儲能電池和充電槍供電，另一方面還可以由太陽能電板、風能電機以及儲能電池向充電槍供電，從而可以通過精簡的系統架構，實現多種供電方式，從而能夠提高電源系統的供電穩定性。此外，通過設置漏水檢測模塊，從而可以檢測充電站周邊的當前水位。檢測出水位信息之后，可以將水位信息以無線或者有線的方式傳送至充電站管理人員的終端設備處，從而避免充電站被水淹沒，進而杜絕了因充電站進水而引起的安全隱患。

參照后文的說明和附圖，詳細公開了本申請的特定具體實施方式，指明了本申請的原理可以被采用的方式。應該理解，本申請的具體實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權利要求的精神和條款的范圍內，本申請的具體實施方式包括許多改變、修改和等同。

針對一種具體實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它具體實施方式中使用，與其它具體實施方式中的特征相組合，或替代其它具體實施方式中的特征。

應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說明

圖1為本發明提供的直流光儲充一體化的充電站的框架示意圖；

圖2為本發明中整流濾波電路的電路圖；

圖3為本發明中ZigBee通信模塊的電路示意圖；

圖4為發明中水位檢測模塊的電路示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請具體實施方式中的附圖，對本申請具體實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的具體實施方式僅僅是本申請一部分具體實施方式，而不是全部的具體實施方式。基于本申請中的具體實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它具體實施方式，都應當屬于本申請保護的范圍。

請參閱圖1，本申請實施方式提供一種直流光儲充一體化的充電站，包括至少一條供電鏈路、直流總線、太陽能輸入鏈路、風能輸入鏈路、儲能電路以及充電槍鏈路，其中：

所述直流總線DC-BUS呈環形分布。

所述至少一條供電鏈路、太陽能輸入鏈路、風能輸入鏈路、儲能電路以及充電槍鏈路按照順時針方向依次接入所述直流總線DC-BUS上。

所述供電鏈路包括依次相連的進線保護斷路器Q1或者Q2、輸入接口模塊AIM1或者AIM2以及有源整流模塊ALM1或者ALM2，所述進線保護斷路器輸入交流電源，所述有源整流模塊與所述直流總線相連；所述輸入接口模塊和所述有源整流模塊的型號分別為6SL3300-7TE32-6AA0和6SL3330-7TE32-1AA3。

所述太陽能輸入鏈路中包括相連的太陽能電板S和直流雙向變換器DCP1；其中，所述直流雙向變換器DCP1與所述直流總線DC-BUS相連。

所述風能輸入鏈路中包括相連的風能發電機G和直流雙向變換器DCP2；其中，所述直流雙向變換器DCP2與所述直流總線DC-BUS相連。

所述儲能鏈路中包括相連的儲能電池B和直流雙向變換器DCP3；其中，所述直流雙向變換器DCP3與所述直流總線DC-BUS相連。

所述充電槍鏈路中包括依次相連的充電槍K、整流濾波電路和直流雙向變換器DCP4；其中，所述直流雙向變換器DCP4與所述直流總線DC-BUS相連。

在本申請中，所述充電槍中包括水位檢測模塊。請參閱圖4，所述水位檢測模塊包括相連的水位傳感器電路和單片機電路；其中，所述單片機電路包括型號為STC89C52RC的單片機芯片U6，所述水位傳感器電路包括型號為HC-SR04的超聲波距離傳感器U5，所述超聲波距離傳感器U5的引腳1與5V的電源相連，所述超聲波距離傳感器U5的引腳4接地，所述超聲波距離傳感器U5的引腳2和引腳3分別與所述單片機芯片的引腳1和引腳2對應相連。所述超聲波距離傳感器U5的引腳中，引腳1為電源腳，引腳4為地，引腳2為觸發信號輸入腳，引腳3為回響信號輸出端。

在本發明中，所述水位檢測模塊中還包括通信電路。請參閱圖4，所述通信電路包括型號為MAX485的通信芯片U1，所述通信芯片U1的引腳2和引腳3相短接，所述通信芯片U1的引腳1、引腳2、引腳4分別通過第一光耦隔離器U2、第二光耦隔離器U3、第三光耦隔離器U4與所述單片機芯片U6的引腳10、引腳3、引腳11對應連接，所述通信芯片U1的引腳8和引腳6之間、引腳6與引腳7之間以及引腳7與引腳8之間均連接有電阻，這三個電阻依次為R7、R9、R8。所述通信芯片U1的引腳8與5V的電源相連，引腳5接地。所述通信芯片的引腳2和引腳4分別通過上拉電阻R5、R6與5V的電源相連，所述通信芯片的引腳1通過限流電阻R1與所述第一光耦隔離器U2相連。

在本實施方式中，所述有源整流模塊可以作為交流輸入端，可以使用各種交流電源輸入，電壓、頻率、功率可以是很寬的范圍，滿足電壓380V、600V±30％；頻率50—60Hz±30％；功率：200—400A。

直流雙向變換器可以滿足輸入0—800V直流電壓；輸出0—800V直流電壓，額定功率：120kW。該直流雙向變換器可以使用數字DSP控制技術；支持CAN-bus、RTU485、Profibus、TCP/IP通訊。

儲能電池可以使用鋰/鉛酸/鉛碳電池，直流雙向變換器可以對電池進行充放電控制，從而可以針對不同的電池使用優化充放電曲線進行控制。最大幅度延長電池壽命、保證使用效果。

充電槍可以使用一個直流雙向變換器進行充電控制，通過CAN-bus通訊讀取電動車的BMS(電池管理系統，BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)信息，針對該車的BMS特性進行快速充電。

在實際應用過程中，通過供電鏈路可以輸入交流電源，該交流電源經過輸入接口模塊以及有源整流模塊之后，可以轉換為直流電源，該直流電源通過環形直流總線之后，可以通過直流雙向變換器向儲能電池和充電槍供電。此外，太陽能電板、風能電機也可以通過直流雙向變換器以及環形直流總線向儲能電池和充電槍供電。另外，儲能電池具備足夠電量之后，可以通過直流雙向變換器以及環形直流總線向所述充電槍供電。由上可見，所述直流光儲充一體化的充電站可以具備多種充電方式，從而能夠保證系統的穩定性。

在本實施方式中，為了保證通過充電槍提供的直流電能夠更加穩定，可以在充電槍與直流雙向變換器之間設置整流濾波電路。請參閱圖2，所述整流濾波電路中包括軸向雙分裂多脈波整流變壓器21和全波整流器22，其中，所述全波整流器22中包括并聯的第一整流組件221和第二整流組件222，所述軸向雙分裂多脈波整流變壓器21二次側的一組繞組211與所述第一整流組件221相連，所述軸向雙分裂多脈波整流變壓器21二次側的另一組繞組212與所述第二整流組件222相連。

在本發明中，所述第一整流組件221和所述第二整流組件222中均包括并聯的三組二極管支路，其中每組二極管支路中包括串聯的兩個二極管。

在本發明中，與所述第一整流組件221相連的一組繞組可以為采用星形接法的繞組，與所述第二整流組件222相連的另一組繞組可以為采用三角形接法的繞組。

本發明中的整流濾波電路可以將直流電經一臺軸向雙分裂多脈波整流變壓器降壓后，再經兩組整流組件整流后輸出直流電供充電槍使用。通過提高整流濾波電路的輸出電壓，在傳輸功率一定的情況下，更高的直流輸出電壓可大大降低傳輸線纜上電流的大小，進而可減小傳輸線纜的截面積，由此帶來的直接好處是減少了傳輸線路上銅、鋁等金屬材料用量。另外直流輸電不存在交流電感損耗，可降低傳輸線路上的電能損耗。

在本發明中，充電槍中還可以包括ZigBee通信模塊，這樣，所述充電槍可以通過無線通信的方式進行控制。請參閱圖3，所述ZigBee通信模塊包括型號為CC2530的ZigBee芯片以及與所述ZigBee芯片相連的無線收發電路、晶振電路、組網指示電路以及復位電路，其中，所述無線收發電路中包括與SMA接口相連接的桿狀天線A1，當然，此外還可以根據不同需求采用PCB天線、倒F天線、螺旋天線等。所述晶振電路中包括頻率不同的第一晶振X1和第二晶振X2，所述第一晶振X1的兩端分別與所述ZigBee芯片的引腳22和引腳23相連，所述第二晶振X2的兩端分別與所述ZigBee芯片的引腳32和引腳33相連。其中第一晶振X1的頻率為32MHz，當ZigBee芯片進行無線收發時需要該晶振；而第而晶振X2的頻率為32.768KHz，該晶振可以為ZigBee芯片提供系統時鐘。

所述組網指示電路包括第一LED燈LED1和第八電阻R8，所述第一LED燈LED1的正極與所述ZigBee芯片的引腳6相連，負極通過所述第八電阻R8接地。所述組網指示電路用來顯示該ZigBee通信模塊是否加入ZigBee網絡，由此來判斷該ZigBee通信模塊是否與其他ZigBee通信模塊相連。當ZigBee通信模塊加入ZigBee網絡后，ZigBee芯片的引腳6輸出高電平，使得第一LED燈LED1發光，表明該ZigBee通信模塊已加入ZigBee網絡。

所述復位電路包括依次連接的3.3V的直流電源、降壓電阻R9、按鍵開關K2，所述按鍵開關K2靠近所述降壓電阻R9的一端與所述ZigBee芯片的引腳20相連，所述按鍵開關K2的另一端接地。當按鍵開關K2被按下時，從ZigBee芯片的引腳20輸入低電平，使得ZigBee通信模塊復位。

本發明的有益效果在于：

采用環形分布的直流總線，在其中的任何一個鏈路出現故障時，都不會影響其它設備正常運行，從而能夠提高系統的容錯性。此外，所述充電站中包括太陽能電板和風能電機，能夠提高新能源的利用率。再者，通過直流雙向變換器，一方面可以由交流電源向儲能電池和充電槍供電，另一方面還可以由太陽能電板、風能電機以及儲能電池向充電槍供電，從而可以通過精簡的系統架構，實現多種充電供電方式，從而能夠提高供電系統的穩定性。此外，通過設置漏水檢測模塊，從而可以檢測充電站周邊的當前水位。檢測出水位信息之后，可以將水位信息以無線或者有線的方式傳送至充電站管理人員的終端設備處，從而避免充電站被水淹沒，進而杜絕了因充電站進水而引起的安全隱患。

雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施例對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。