本發(fā)明設置一種電動汽車充電站供電電源，具體涉及一種利用新電源和儲能裝置為電動汽車充電站供電的裝置。

背景技術：

電動汽車作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)得到大力發(fā)展，未來規(guī)?；妱悠囃ㄟ^電網(wǎng)直接充電并不能有效降低碳排放，為擺脫或減輕電動汽車對化石燃料的依賴，有必要將新能源與充電站有機結合提高電動汽車清潔能源的利用率，降低碳排放量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種節(jié)能環(huán)保，同時提高了風能利用率、穩(wěn)定的電動汽車充電站供電電源。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為：一種電動汽車充電站供電電源，它包括:光伏陣列、風力發(fā)電機、DC-DC變換器、AC-DC變換器、DC-AC變換器、DC-DC變換器、儲能裝置、儲能裝置電力變換器，其特征在于：光伏陣列通過DC-DC變換器為儲能裝置充電，風力發(fā)電機通過AC-DC變換器為儲能裝置充電，電動汽車充電站在電網(wǎng)分時電價較低時，充電站利用電網(wǎng)電能為電動汽車充電，當電網(wǎng)分時電價較高時，儲能裝置通過儲能裝置電力變換器和/或風力發(fā)電變換器為充電站提供電動汽車充電電力。

風力發(fā)電機包括：風葉、軸、轉子、第一定子、第二定子和風速檢測裝置，第一定子、轉子、第二定子呈筒狀，且第一定子上設置有多個凸出部，各凸出部沿周向呈對稱分布且凸出部上設有定子繞組，轉子上設置有多個永磁體，永磁體分別向第一定子外側及第二定子內側延伸，第二定子上設置有多個凸出部，各凸出部沿周向呈對稱分布且凸出部上設有定子繞組，第二定子凸出部向轉子外側延伸；轉子直徑大于第一定子直徑，小于第二定子直徑；風葉帶動風力發(fā)電機轉軸轉動，帶動轉子轉動產(chǎn)生旋轉電動勢。

當風速檢測裝置檢測到轉子的轉速超過電機額定轉速時，風力發(fā)電機切換為第一種運行方式工作，此時，第二定子和轉子組成發(fā)電機為儲能裝置充電，同時，第一定子和轉子組成發(fā)電機為充電站供電，當風力發(fā)電機提供的電力不足以為充電站內全部電動汽車充電時，通過儲能裝置和風力發(fā)電機同時為充電站供電，當風力發(fā)電機提供的電力足以為充電站內全部電動汽車充電時，僅由風力發(fā)電機為充電站供電。

當電網(wǎng)分時電價較高且當風速檢測裝置檢測到轉子的轉速低于電機額定轉速時，風力發(fā)電機切換為第二種運行方式工作，此時，第二定子由儲能裝置供電和轉子組成電動機，帶動轉子旋轉，提升轉子的轉速，同時，第一定子和轉子組成發(fā)電機為充電站供電，當風力發(fā)電機提供的電力不足以為充電站內全部電動汽車充電時，通過儲能裝置和風力發(fā)電機同時為充電站供電，當風力發(fā)電機提供的電力足以為充電站內全部電動汽車充電時，僅由風力發(fā)電機為充電站供電。

當風速檢測裝置檢測到轉子的轉速接近電機額定轉速時，風力發(fā)電機切換為第三種運行方式工作，此時，僅由第一定子和轉子組成發(fā)電機為充電站供電，當風力發(fā)電機提供的電力不足以為充電站內全部電動汽車充電時，通過儲能裝置和風力發(fā)電機同時為充電站供電，當風力發(fā)電機提供的電力足以為充電站內全部電動汽車充電時，僅由風力發(fā)電機為充電站供電。

所述風力發(fā)電機轉子包括兩對永磁體，第一定子上包含四個對稱設置的定子繞組，每個定子繞組纏繞在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含四個對稱設置的定子繞組，每個定子繞組纏繞在第二定子上的凸出部上。

所述風力發(fā)電機轉子包括三對永磁體，第一定子上包含六個對稱設置的定子繞組，每個定子繞組纏繞在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含六個對稱設置的定子繞組，每個定子繞組纏繞在第二定子上的凸出部上。

供電電源還包括：控制器、第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、第五開關、電容剩余電量檢測裝置和日光強度采集裝置；控制器通過風速檢測裝置檢測風速，根據(jù)風機的轉速將風力發(fā)電機的運行狀態(tài)設置為三種運行模式，并根據(jù)運行模式控制第一開關和第二開關的開斷或閉合，并通過日光強度采集裝置檢測日光強度，由控制器控制第四開關的開斷或閉合；AC-DC變換器將風力發(fā)電機產(chǎn)生的交流電變換為直流電給儲能裝置充電；逆變裝置將電容輸出的直流電變換為交流電給風力發(fā)電機供電；風力發(fā)電比阿奴按期將風力發(fā)電機輸出的交流電轉換為充電站的額定工作電壓；DC-DC變換器將光伏陣列輸出電壓升壓后為儲能裝置充電。

第一開關和第二開關均采用三極開關，采用連鎖控制方式，當?shù)谝婚_關閉合時，第二開關斷開，當?shù)诙_關閉合時，第一開關斷開，保證轉子和第二定子僅工作在一種狀態(tài)，或作為電動機運行狀態(tài)，或作發(fā)電機運行狀態(tài)。

第一開關與控制器相連，根據(jù)控制器的指令斷開或閉合，第一開關的U相第一端與第二定子繞組的U相輸出端相連，第一開關的V相第一端與第二定子繞組的V相輸出端相連，第一開關的W相第一端與第二定子繞組的W相輸出端相連，第一開關的U相第二端、V相第二端和W相第二端分別與整流裝置對應相的輸入端相連。

實施本發(fā)明的充電站供電電源，具有以下有益效果，利用儲能裝置收集電能新能源發(fā)電電力，提升新能源的接納能力，同時可以減少大量電動汽車同時充電對電網(wǎng)的沖擊并可以降低充電站電費購置成本；通過風力發(fā)電機的三種運行模式，通過儲能裝置的輔助動力，實現(xiàn)回收弱風發(fā)電以提高新能源的利用率，通過新能源、儲能裝置的協(xié)調配合為電動汽車提供了較為穩(wěn)定的充電環(huán)境。

附圖說明

圖1 為電源系統(tǒng)配置示意圖。

圖2 為第一實施例示意圖。

圖3 為電機結構的俯視圖。

具體實施方式

圖1為電源系統(tǒng)配置示意圖：光伏陣列101、風力發(fā)電機102、DC-DC變換器103、AC-DC變換器104、DC-AC變換器105、儲能裝置106、儲能裝置電力變換器107，風力發(fā)電變換器108、電網(wǎng)109和充電站110。光伏陣列通過DC-DC變換器為儲能裝置充電，風力發(fā)電機通過AC-DC變換器為儲能裝置充電，儲能裝置電力變換器為雙向變換器，在電網(wǎng)分時電價較低時，通過雙向變換器將電網(wǎng)電能存儲至儲能裝置，在電網(wǎng)分時電價較高時，利用儲能裝置存儲的電力為充電站供電，充電站可以通過電網(wǎng)供電，儲能裝置供電，風力發(fā)電機供電，在電網(wǎng)分時電價較高時，可以采用風力發(fā)電機或儲能裝置為充電站供電，當充電站的負荷較高以至于風力發(fā)電機或儲能裝置不能滿足負荷需求時，可以使得風力發(fā)電機和儲能裝置同時為充電站供電，仍不能滿足需求時，可以利用電網(wǎng)電力輔助。在風速較高時，可以利用風力發(fā)電機同時為儲能裝置和充電站供電，在風俗較低時，可以利用儲能裝置輔助風力發(fā)電機發(fā)電，風力發(fā)電機此時將所發(fā)電能通過風力發(fā)電變換器輸送至充電站，由此可以提高弱風的利用率。

圖2為本發(fā)明的第一實施例：該實施例中電源包括第一定子201、第二定子202、轉子203、風葉204，軸205、風速檢測裝置206、功率變換單元207、第一開關208、第二開關209、逆變裝置210、整流裝置211、剩余電量檢測裝置212、儲能裝置213、第四開關214、DC/DC變換器215、光伏電池216、日光強度采集裝置217、第五開關218、逆變器219、充電站220、控制器221、第三開關222和第六開關223，充電站220通過第六開關223與電網(wǎng)224相連。

風葉由自然風驅動帶動轉軸同步旋轉、轉軸帶轉子旋轉產(chǎn)生旋轉電磁場切割第一定子和第二定子產(chǎn)生感應電動勢。當風速檢測裝置檢測到轉子的轉速超過電機額定轉速時，控制器根據(jù)該檢測信號，發(fā)出控制指令使第一開關閉合，第二定子上繞組與電容構成閉合回路，感應的電動勢轉化為感應電流向電容供電。同時，第二電子繞組上產(chǎn)生的旋轉磁勢抑制轉子的轉動，降低轉子的轉速，第一定子和轉子組成發(fā)電機通過功率變換單元向充電站提供電能。當風速檢測裝置檢測到轉子的轉速低于電機額定轉速時，控制器根據(jù)該檢測信號，發(fā)出控制指令使第二開關閉合，第一開關斷開，第二定子上繞組與電容構成閉合回路，電容通過逆變裝置產(chǎn)生旋轉電磁場，該電磁場旋轉方向與電機轉子的旋轉方向相同，產(chǎn)生電磁轉矩帶動電機轉子旋轉，提升轉子的轉速，第一定子和轉子組成發(fā)電機通過功率變換單元向充電站提供電能。當風速檢測裝置檢測到轉子的轉速接近于電機額定轉速時，控制器根據(jù)該檢測信號，發(fā)出控制指令使第一開關和第二開關斷開，此時，僅有第一定子和轉子工作，第一定子和轉子組成發(fā)電機通過功率變換單元向充電站提供電能。

光伏電池將太陽能轉化為電能，通過DC/DC變換器將電能轉化為適合儲能裝置充電的電壓，剩余電量檢測裝置時刻監(jiān)控電容的剩余電量，并將剩余電量信息發(fā)送至控制器，日光強度采集裝置實時檢測日光強度發(fā)送至控制器，控制器根據(jù)剩余電量檢測裝置和日光強度采集裝置發(fā)送的信息，選擇在日光強度超過允許發(fā)電的最低日光強度閾值，且剩余電量低于其額定容量的90%時，控制器發(fā)出指令閉合第四開關，否則，第四開關處于斷開狀態(tài)。當風力發(fā)電機發(fā)生故障時，控制器控制第五開關閉合，由逆變器將電容中的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姙槌潆娬竟╇姟?/p>

第一開關和第二開關均采用三極開關，采用連鎖控制方式，當?shù)谝婚_關閉合時，第二開關斷開，當?shù)诙_關閉合時，第一開關斷開，保證轉子和第二定子僅工作在一種狀態(tài)，或作為電動機運行狀態(tài)，或作發(fā)電機運行狀態(tài)。第一開關和第二開關均與控制器相連，根據(jù)控制器的指令斷開或閉合，第一開關的U相第一端與第二定子繞組的U相輸出端相連，第一開關的V相第一端與第二定子繞組的V相輸出端相連，第一開關的W相第一端與第二定子繞組的W相輸出端相連，第一開關的U相第二端、V相第二端和W相第二端分別與整流裝置對應相的輸入端相連，第二開關的U相第一端與第二定子繞組的U相輸出端相連，第二開關的V相第一端與第二定子繞組的V相輸出端相連，第二開關的W相第一端與第二定子繞組的W相輸出端相連，第二開關的U相第二端、V相第二端和W相第二端分別與逆變裝置對應相的輸入端相連。第一定子、轉子、第二定子呈筒狀，且第一定子上設置有多個凸出部，各凸出部沿周向呈對稱分布且凸出部上設有定子繞組，轉子上設置有多個永磁體，永磁體分別向第一定子外側及第二定子內側延伸，第二定子上設置有多個凸出部，各凸出部沿周向呈對稱分布且凸出部上設有定子繞組，第二定子凸出部向轉子外側延伸。轉子直徑大于第一定子直徑，小于第二定子直徑。風葉帶動風力發(fā)電機轉軸轉動，帶動轉子轉動產(chǎn)生旋轉電動勢。

圖3為電機結構的俯視圖，其中第一定子301、轉子303、第二定子302呈筒狀，且第一定子上設置有多個凸出部，各凸出部沿周向呈對稱分布且凸出部上設有定子繞組，轉子上設置有多個永磁體，永磁體分別向第一定子外側及第二定子內側延伸，第二定子上設置有多個凸出部，各凸出部沿周向呈對稱分布且凸出部上設有定子繞組，第二定子凸出部向轉子外側延伸。轉子直徑大于第一定子直徑，小于第二定子直徑。風葉帶動風力發(fā)電機轉軸轉動，帶動轉子轉動產(chǎn)生旋轉電動勢。

本發(fā)明不限于所公開的實施例和附圖，旨在覆蓋落入本發(fā)明精神和保護范圍的各種變化和變形。