一種基于電網(wǎng)保護(hù)的電動(dòng)汽車充電站控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車充電站控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種基于電網(wǎng)保護(hù)的 電動(dòng)汽車充電站控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)電動(dòng)汽車充電技術(shù)，特別是快速充電技術(shù)，在充電初期有功功率快速增大，也 即當(dāng)dP/dt很大時(shí)，電網(wǎng)的頻率會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)。并且，隨著電動(dòng)汽車滲透率的提高W及 快速充電的普及，W快充為主的恒功率負(fù)荷將對(duì)電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的負(fù)面影 響。
[0003] 因此，隨著電動(dòng)汽車的普及，必須要解決電動(dòng)汽車充電機(jī)dP/dt對(duì)電網(wǎng)頻率的影響 W及恒功率負(fù)荷比例增大對(duì)電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響運(yùn)兩個(gè)問題。而目前已有的解決方 案只有:在電動(dòng)汽車充電站與電網(wǎng)之間加裝充電保護(hù)裝置。該種方案屬于被動(dòng)式的保護(hù)，即 電動(dòng)汽車充電站對(duì)電網(wǎng)的影響超過了預(yù)先設(shè)定值后才啟動(dòng)保護(hù)，并沒有達(dá)到預(yù)先降低影響 的作用。
[0004] 目前快速充電已逐步發(fā)展成為電動(dòng)汽車的主要充電方式?？焖俪潆?，即W較大的 電流(一般為150-400A)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電，充電時(shí)長(zhǎng)在20min到Ih之間。但是由于快速充 電所采取的充電功率較大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的頻率W及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響：當(dāng)快速充電功 率變化率達(dá)到1 OMW/s時(shí)，電網(wǎng)頻率波動(dòng)達(dá)到4 % ;當(dāng)快速充電功率比例達(dá)到電網(wǎng)負(fù)荷的 50%，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生較大負(fù)面影響。因此需要結(jié)合電網(wǎng)保護(hù)制定電動(dòng) 汽車充電機(jī)的控制策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中沒有達(dá)到預(yù)先降低影響的作用，本發(fā)明的目的在于解決W上技術(shù) 的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于電網(wǎng)保護(hù)的電動(dòng)汽車充電站控制系統(tǒng)， 其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括充電站的充電機(jī)W及控制單元；
[0007] 所述充電機(jī)主電路，依次由IXL濾波電路模塊、AC/DC整流/逆變模塊和DC/DC直流 斬波模塊串聯(lián)組成，當(dāng)所述充電機(jī)工作在放電模式，所述AC/DC整流模塊工作在整流狀態(tài)， 維持恒定的中間電壓;所述DC/DC直流斬波模塊工作在降壓斬波狀態(tài)，保持動(dòng)力電池端電壓 和電流的穩(wěn)定；當(dāng)所述充電機(jī)工作在放電模式時(shí)，所述DC/DC直流斬波模塊工作在升壓斬波 狀態(tài)，輸出恒定的中間電壓;所述AC/DC整流/逆變模塊工作在逆變狀態(tài)，根據(jù)不同的控制模 式實(shí)現(xiàn)恒定的有功和無功或者恒定的電壓頻率控制；
[000引所述控制單元，當(dāng)所述充電站的功率低于或等于所述充電站的安全工作功率，貝U 控制每個(gè)所述充電機(jī)的功率為額定充電功率；當(dāng)所述充電站的功率高于所述充電站的安全 工作功率，則控制每個(gè)所述充電機(jī)照W下公式的功率分配策略對(duì)動(dòng)力充電電池進(jìn)行充電，
[0010] 其中，i = l，2,…，n為待求功率指令的充電機(jī)編號(hào)；j = I，2，…，n為處于運(yùn)行狀態(tài) 的充電機(jī)編號(hào);Pi為第i臺(tái)充電機(jī)充電功率指令值;Pm為充電站安全功率值。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于電網(wǎng)保護(hù)的電動(dòng)汽車充電站控制方 法，其特征在于：
[0012] 所述充電站的充電機(jī)主電路，依次由LCL濾波電路模塊、AC/DC整流/逆變模塊和 DC/DC直流斬波模塊串聯(lián)組成，當(dāng)所述充電機(jī)工作在放電模式，所述AC/DC整流模塊工作在 整流狀態(tài)，維持恒定的中間電壓;所述DC/DC直流斬波模塊工作在降壓斬波狀態(tài)，保持動(dòng)力 電池端電壓和電流的穩(wěn)定；當(dāng)所述充電機(jī)工作在放電模式時(shí)，所述DC/DC直流斬波模塊工作 在升壓斬波狀態(tài)，輸出恒定的中間電壓;所述AC/DC整流/逆變模塊工作在逆變狀態(tài)，根據(jù)不 同的控制模式實(shí)現(xiàn)恒定的有功和無功或者恒定的電壓頻率控制；
[0013] 所述方法包括W下步驟：
[0014] (1)根據(jù)所述充電站內(nèi)充電機(jī)數(shù)目W及額定充電功率，計(jì)算得到該充電站的最大 充電功率；
[0015] (2)檢測(cè)所述充電站內(nèi)待充電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的電池剩余電量百分比SOC值；
[0016] (3)根據(jù)所檢測(cè)的SOC值，計(jì)算每一臺(tái)所述充電機(jī)在所述充電站當(dāng)前運(yùn)行狀況下的 充電功率值；
[0017] (4)根據(jù)所述充電站運(yùn)行時(shí)微電網(wǎng)及配電網(wǎng)的功率負(fù)荷狀態(tài)確定安全功率系數(shù)a; [00 1引如果充電站內(nèi)待充汽車的數(shù)目11< a*N，N為充電站內(nèi)充電機(jī)數(shù)目，則所述充電機(jī)根 據(jù)額定功率對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電；反之，則所述充電機(jī)按照W下公式的功率分配策略對(duì)動(dòng) 力充電電池進(jìn)行充電，
[0020] 其中，i = l，2,…，n為待求功率指令的充電機(jī)編號(hào)；j = l，2,…，n為處于運(yùn)行狀態(tài) 的充電機(jī)編號(hào);Pi為第i臺(tái)充電機(jī)充電功率指令值;Pm為充電站安全功率值。
[0021] 優(yōu)選地，安全功率系數(shù)a的大小取決于電動(dòng)汽車充電站的總充電功率Pm :當(dāng)Pm < 10麗時(shí)，安全功率系數(shù)a取0.8;當(dāng)Pm> 10麗時(shí)，安全功率系數(shù)a取0.7。
[0022] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的W上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得W下技 術(shù)有益效果：
[0023] 本發(fā)明中，通過功率檢測(cè)及能量管理中屯、對(duì)充電站內(nèi)各充電機(jī)的工作狀態(tài)W及配 電網(wǎng)的負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)所得信息，制定符合電網(wǎng)保護(hù)要求的電動(dòng)汽車充 電站(機(jī))控制策略。既在最大程度上滿足了充電站的功率需求，又提高了配電網(wǎng)的安全性 和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0024] 圖1為充電機(jī)電路圖；
[0025] 圖2為充電站內(nèi)能量分配及逆變器控制策略流程圖；
[0026] 圖3為20臺(tái)充電機(jī)充電功率曲線圖；
[0027] 圖4為采用所設(shè)計(jì)的控制策略后20臺(tái)充電機(jī)充電功率曲線圖；
[0028] 圖5為單臺(tái)額定功率為80kW，額定電流為200A的充電機(jī)功率變化率曲線圖；
[0029] 圖6為采用分段充電功率與分段充電電流后單臺(tái)充電機(jī)功率變化率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0031] 本發(fā)明主要是對(duì)dP/dtW及恒功率負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而對(duì)充電機(jī)的充電方式 (充電功率、充電控制策略等)進(jìn)行選擇，降低充電站的功率變化率，從而減小大規(guī)模電動(dòng)汽 車充電對(duì)電網(wǎng)的影響。
[0032 ]充電機(jī)主電路如圖1所示，依次由LCL濾波電路模塊1、AC/DC整流/逆變模塊2和DC/ DC直流斬波模塊3串聯(lián)組成，當(dāng)充電機(jī)工作在放電模式，AC/DC整流模塊2工作在整流狀態(tài)， 維持恒定的中間電壓;DC/DC直流斬波模塊3工作在Buck(降壓斬波)狀態(tài)，保持動(dòng)力電池端 電壓和電流的穩(wěn)定。當(dāng)充電機(jī)工作在放電模式時(shí)，DC/DC直流斬波模塊3工作在Boost (升壓 斬波)狀態(tài)，輸出恒定的中間電壓;AC/DC整流/逆變模塊2工作在逆變狀態(tài)，根據(jù)不同的控制 模式實(shí)現(xiàn)恒定的有功和無功或者恒定的電壓頻率控制。除此之外，為了減小諧波污染，主電 路還增加了 LCL濾波器模塊1。
[0033] 充電站內(nèi)能量分配及充電機(jī)控制策略流程圖如圖2所示。其大致機(jī)理為：
[0034] (1)根據(jù)充電站內(nèi)充電機(jī)數(shù)目W及額定充電功率等信息，計(jì)算得到該充電站的總 充電功率Pm
[0035] PM = N*Pn (1)
[0036] 其中，N為充電站內(nèi)充電機(jī)數(shù)目；Pn為充電機(jī)的額定功率。
[0037] 根據(jù)充電站運(yùn)行時(shí)微電網(wǎng)及配電網(wǎng)的功率負(fù)荷狀態(tài)確定安全功率系數(shù)a,并且確 定充電站安全功率值Pm
[003引 Pm = a*Pmax