[0001] 本发明涉及基于级联型H桥变换口双电源直流供电技术领域，尤其涉及一种基于级联型H桥变换口双电源直流供电方法及系统。

[0002] 电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具，是解决能源和环境问题的重要手段，电力负荷的快速增长和电动汽车的大量接入严重威胁到配电网的安全运行。电动汽车充电站作为电动汽车充电设施的重要组成部分，其供电方式和效率对整个充电体系具有重要意义。

[0003] 在现有供电方法中，电动汽车充电站多采用单电源供电，单电源电动汽车充电站供电方法在交流侧出现电源出力不足、负载不均衡、部分负荷过载时，导致供电可靠性低；单电源电动汽车充电站供电方法由于自身容量不足也会产生限制电动汽车接入容量的问题；单电源电动汽车充电站均是相互独立的，其供电相互不影响，导致部分充电站的车流量高，耗电快，需要频繁的补充电能，而另一部分充电站车流量有限，需要很长时间才能补充一次电能；单电源电动汽车充电站供电只涉及单回交流馈线，无法实现交流馈线之间直接进行功率交换不能够相互平衡功率；因此在电动汽车充电站供电的基础上实现双/多电源的闭环供电、柔性互联就显得尤为重要。

[0004] 现有供电方法多采用单段低压直流母线为电动汽车供电，低压直流母线发生故障将导致电动汽车充电被迫停止，将损害用户利益，因此采用多段低压直流母线保证供电的可靠性就显得尤为重要。

[0005] 现有供电方法多采用单个电压等级低压直流母线作为输入，在电动汽车充电站更大电压等级需求和多电压等级需求下，急需实现输出直流母线电压等级可灵活改变的电动汽车供电方法。

[0006] 随着高比例分布式新能源在配电网中渗透率的不断提高，对电动汽车充电站供电的同时需考虑实现对可再生能源出力的消纳。

[0007] 综上所述使得现有的电动汽车充电站供电方法难以满足新型电力系统背景下对电动汽车充电站供电的安全运行要求，尤其在分布式能源高渗透率、供电可靠性提升、调整控制潮流、电动汽车充电站更大电压等级需求和多电压等级需求、对可再生能源出力的消纳、供电的基础上实现双/多电源的柔性互联等方面。

[0045] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

[0046] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0047] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

[0048] 本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

[0049] 同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0050] 本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0051] 实施例1

[0052] 参照图1‑7，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种基于级联型H桥变换口双电源直流供电方法及系统，包括：

[0053] 获取交流馈线的输入电压以及目标输出电压，设计含有级联型H桥变换口的前级、后级功率模组；

[0054] 更进一步的，根据前级、后级功率模组对输入电压进行逻辑变换；

[0055] 更进一步的，根据逻辑变化后得到的输出电压等级，实现对不同用电设备的直流供电。

[0056] 应说明的是，当低于不同用电设备供电功率不满足充电需求时，若前级、后级功率模组中馈线Ⅰ出现电源出力低于正常值的80％或至少存在一个负荷过载，且馈线Ⅱ的电源输出功率正常时，通过逻辑变换，实现馈线Ⅰ与馈线Ⅱ之间的功率双向流通；

[0057] 更进一步的，若前级、后级功率模组中馈线Ⅱ出现电源出力低于正常值的80％或至少存在一个负荷过载，且馈线Ⅰ的电源输出功率正常时，通过逻辑变换，实现馈线Ⅱ与馈线Ⅰ之间的功率双向流通。

[0058] 应说明的是，通过完善的换流器控制策略实现两回馈线间的模块Ⅰ和模块Ⅱ连续调节与馈线间传递的有功功率/无功功率，实现两回馈线间互济互供的实时功率支持，解决了各回馈线的负荷不均衡问题。

[0059] 在一个优选的实施例中，一种基于级联型H桥变换口双电源直流供电系统，其特征在于：包括前级功率模组与后级光储充功率模组，

[0060] 更进一步的，前级功率模组由两组A、B、C三相分相功率模组构成，前级功率模组分别接入两回第一电压馈线形成闭环供电，获取两回第一电压交流馈线的输入，前级功率模组向后级光储充功率模组提供第二直流电压输入；

[0061] 更进一步的，后级光储充功率模组接收前级功率模组提供的第二直流电压输入，并将第二直流电压通过充电桩、光伏控制器、储能变流器转换为第三直流电压输出，为连接在后级光储充功率模组输出端口的电动汽车、光伏板、储能电池以及站用负载。

[0062] 在一个优选的实施例中，第一电压取值10kV，第二直流电压输入取值750V，第三第三直流电压输出取值200V‑750V，前级功率模组输入侧为两回10kV交流馈线，输出两个750V直流母线。后级光储充功率模组输入侧为两个750V直流电压母线，采用移相全桥技术，将母线上的750V直流转换为200V‑750V直流为电动汽车充电。直流750V端口可接入充电桩、光伏控制器、储能变流器，进而接入电动汽车、光伏及储能电池，AC380V接口可接入站用负载。

[0063] 更进一步的，前级功率模组分别接入两回10kV馈线，馈线Ⅰ连接子单元的交流端口1，通过子单元模块Ⅰ的前级工频VSC换流器将工频交流转换为直流，再由模块Ⅰ的后级高频VSC换流器将直流转换为高频交流，通过模块Ⅴ四绕组高频隔离变压器向模块Ⅱ传输电能，模块Ⅱ的后级高频VSC换流器将高频交流转换为直流，最后由模块Ⅱ的前级工频VSC换流器将直流转换为工频交流，由子单元的交流端口2与馈线Ⅱ连接。通过控制模块Ⅰ和模块Ⅱ的有功功率/无功功率，实现两回馈线功率的双向流通，两回10kV馈线形成闭环供电，实现大容量充电站的双电源闭环供电。

[0064] 更进一步的，两组A、B、C三相分相功率模组包括，三相之间采用分相功率模组星型中性点不接地方式连接，任意一相两组分相功率模组由n个子单元构成，记作子单元1、子单元2、...、子单元n，其中n为自然数；

[0065] 应说明的是，子单元包括五个模块，分别为模块Ⅰ、模块Ⅱ、模块Ⅲ、模块Ⅳ以及模块Ⅴ，模块Ⅰ和模块Ⅱ均由两级VSC变换器构成，两级VSC变换器分为前级与后级，前级为工频VSC换流器，用于将工频交流电转换为直流电，后级为高频VSC换流器，用于将直流电转换为高频交流电。

[0066] 更进一步的，两组A、B、C三相分相功率模组还包括，子单元的模块Ⅰ和模块Ⅱ的前级VSC换流器通过滤波电路与两回第一电压馈线A相相连，进行交流到直流变换，并控制模块Ⅰ或/和模块Ⅱ两级之间的直流电压；

[0067] 应说明的是，模块Ⅲ和模块Ⅳ为高频VSC换流器，用于将高频交流转换为直流，子单元的模块III和模块IV提供两个直流输出，结合直流电压下垂控制，稳定低压直流输出的电压，并控制模块之间完成功率自适应分配；

[0068] 应说明的是，模块Ⅴ为四绕组高频隔离变压器，用于控制模块Ⅰ和模块Ⅱ的后级高频VSC换流器、与模块Ⅲ和模块Ⅳ高频VSC换流器的四端高频耦合，通过控制各个模块高频换流器的相位，实现电能在四端的灵活路由。

[0069] 更进一步的，子单元还包括，交流端口1和交流端口2两个单相交流输入端，以及直流端口1和直流端口2两个直流输出端，构成分相功率模组的子单元1的交流端口1上沿分别接入交流馈线I的A、B、C相、交流端口2上沿分别接入交流馈线II的A、B、C相，其余子单元的交流端口1的上下沿依次串联、交流端口2上下沿依次串联，A、B、C相子单元n交流端口1的下沿连接至中性点。

[0070] 更进一步的，子单元还包括，A、B、C三相分相功率模组的子单元1的直流端口1的上下沿依次并联、直流端口2的上下沿依次并联，并联输出可提供两段公共的电压值达到第二直流电压的母线，两段公共的电压值达到第二直流电压的母线通过断路器连接；

[0071] 应说明的是，当任意一段电压值达到第二直流电压的母线故障时，通过开断断路器使故障段母线退出运行，分相功率模组和另一段电压值达到第二直流电压的母线结合供电，保证电路正常供电。

[0072] 在一个优选的实施例中，灵活串联构成三相功率模组的模块模块Ⅰ和模块Ⅱ可以提供两侧的电压支撑，与两回10kV馈线相连接，灵活串并联构成三相功率模组的模块模块Ⅲ和模块Ⅳ可以输出不同电压等级的低压直流母线(如750V，1500V等)，从而给后级充电功率模组提供输入。

[0073] 应说明的是，电动汽车充电站电压等级低于第二直流电压时，根据电动汽车充电站电压等级更改串并联方式，更改串并联方式后A、B、C相子单元的直流端口1和直流端口2输出所需电压等级的直流母线。

[0074] 应说明的是，上述系统两回馈线所在的两个供电区域出现负荷不均时，分相功率模组将根据不同分区的负荷水平，实时控制有功由轻载区域流向重载区域，在均衡两个供电分区的负载量的同时还能实现优化馈线间的潮流分布。

[0075] 应说明的是，上述系统当其中一段直流750V母线故障时，通过开断断路器使故障段直流750V母线退出运行，分相功率模组和另一段直流750V母线仍能持续供电，实现电动汽车充电站供电的故障性重构。

[0076] 应说明的是，上述系统电动汽车充电站需要更高电压等级的直流母线输入时，构成三相功率模组的模块模块Ⅲ和模块Ⅳ的上下沿串联得到所需直流电压等级后再进行并联输出提供更高电压等级的直流母线。

[0077] 上述各单元模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

[0078] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于级联型H桥变换口双电源直流供电方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

[0079] 在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

[0080] 获取交流馈线的输入电压以及目标输出电压，设计含有级联型H桥变换口的前级、后级功率模组；

[0081] 根据前级、后级功率模组对输入电压进行逻辑变换；

[0082] 根据逻辑变化后得到的输出电压等级，实现对不同用电设备的直流供电。

[0083] 实施例2

[0084] 参照图1‑7，为本发明的一个实施例，提供了一种基于级联型H桥变换口双电源直流供电方法及系统，为了验证本发明的有益效果，通过对比实验进行科学论证。

[0085] 本实施例基于级联型H桥变换口的双电源电动汽车充电站供电方法，如图2所示,两回10kV馈线通过滤波电路分别接入子单元的模块Ⅰ和模块Ⅱ的前级VSC换流器，uga1、uga2分别为子单元的交流端口电压1的电压和与交流端口电压2的电压和；L1、L2、r1、r2分别为馈线Ⅰ和馈线Ⅱ的A相交流侧桥臂等效电感和效电阻；i1、i2分别为馈线Ⅰ和馈线Ⅱ的A相交流电流。直流端口1和直流端口2分别并联输出提供两段公共的低压直流750V母线，两段公共的低压直流750V母线通过断路器连接。后级光储充功率模组采用移相全桥技术，将母线上的750V直流转换为200V‑750V直流为电动汽车充电。直流750V端口可接入充电桩、光伏控制器、储能变流器，进而接入电动汽车、光伏及储能电池，AC380V接口可接入站用负载(见图
2)。

[0086] 前级功率模组的子单元1的交流端口1上沿分别接入交流馈线I的A、B、C相、交流端口2上沿分别接入交流馈线II的的A、B、C相；其余子单元的交流端口1的上下沿依次串联、交流端口2上下沿也依次串联；A、B、C相子单元n交流端口1的下沿连接至中性点(见图3)。

[0087] 电动汽车充电站供电功率较小时，假设导线截面积一致，两回馈线的负载量相等。当馈线Ⅰ所在的供电区域Ⅰ的负载率为80％，馈线Ⅱ所在的供电区域Ⅱ的负载率为40％，通过调节与馈线相连接的模块Ⅰ和模块Ⅱ的有功功率和无功功率指令，实时控制有功由轻载区域Ⅱ流向重载区域Ⅰ，均衡两个供电分区的负载率为60％。实现馈线Ⅰ与馈线Ⅱ所在的供电区域Ⅰ与供电区域Ⅱ之间功率互济互供，在均衡两个供电分区的负载量的同时还能实现优化馈线间的潮流分布(见图4)。

[0088] 当直流母线Ⅰ段发生短路故障，以直流母线Ⅰ段极间短路为例，断路器Ⅰ和断路器Ⅱ动作使直流母线Ⅰ段退出运行，保证功率模组正常工作和直流母线Ⅱ段仍能持续为光储充功率模组供电，实现双电源直流供电的故障性重构(见图5)。

[0089] 以12组功率模块的A相为例，相邻两子单元的750V直流端口的上下沿依次串联得到1500V直流端口，6组1500V直流端口的上下沿依次并联输出可提供两段公共的直流1500V母线，两段公共的直流1500V母线出口连接两组断路器。通过灵活串并联A、B、C相子单元的直流端口实现输出更高电压等级的直流母线(见图6)。

[0090] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

[0091] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

[0092] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0093] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0094] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0095] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

[0096] 显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。