一种电动汽车无线充电电能计量方法、设备及充电桩技术

本发明专利技术提供了一种电动汽车无线充电电能计量方法、设备及充电桩，通过读取电能计量装置内的FLASH，获取待补偿的相位补偿电容值Cn，根据相位补偿电容值Cn在电路内增加补偿电容对电压互感器输出的电压进行补偿，获取补偿后的电压，对所述补偿后的电压和电流互感器输出的电流分别进行KN次离散采样，获取电压的离散采样值V_Ui和电流的离散采样值V_Ii，根据所述电压的离散采样值V_Ui、电压互感器的变比Kv、电流的离散采样值V_Ii和电流互感器的变比rKi计算得到有功功率P，最后根据有功功率P和采样时间间隔Ts，计算得到有功电能Ep。本发明专利技术的实施例相较于现有技术，通过读取电能计量装置内的FLASH得到的待补偿的相位补偿电容值Cn对电压互感器输出电压进行补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车无线充电电能计量方法、设备及充电桩
本专利技术属于电动汽车的充电桩领域，尤其涉及一种电动汽车无线充电电能计量方法、设备及充电桩。
技术介绍
电磁环境限值与测试方法等系列标准于2020年4月28日发布，对无线充电系统的计量点是在充电侧的原边线圈上传输的无线磁场能量，由于无线磁场的波动大，工作频率高(几十KHz到几百KHz)、工作过程频率不固定等特点，传统的无论是50Hz的交流电能表、还是直流电能表或谐波电能表都无法满足无线充电桩计量的技术要求。现有技术中，对于电压和电流通道的采集的同步性，由于AD转换电路是芯片内部集成的两路同步AD，两个通道差为0.1ns，可以忽略，主要的相位差是宽频带电流互感器和宽频带电压互感器的延时差异引起的相位差，由于宽频带电流互感器大约有0.5us左右的延时，由于延时的存在会导致计量的电能值不准确。因此，研发出一种电动汽车无线充电电能计量方法，用于解决现有技术中由于延时的存在会导致计量的电能值不准确，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种电动汽车无线充电电能计量方法、设备及充电桩，用于解决现有技术中由于延时的存在会导致计量的电能值不准确的技术问题。本专利技术的实施例提供的一种电动汽车无线充电电能计量方法，所述电能计量方法包括如下步骤：S1：读取电能计量装置内的FLASH，获取待补偿的相位补偿电容值Cn；S2：获取电压互感器输出的电压和电流互感器输出的电流；S3：根据相位补偿电容值Cn在电路内增加补偿电容对电压互感器输出的电压进行补偿，获取补偿后的电压；S4：对所述补偿后的电压和电流互感器输出的电流分别进行KN次离散采样，获取电压的离散采样值V_Ui和电流的离散采样值V_Ii；S5：获取电压互感器的变比Kv和电流互感器的变比rKi；S6：根据所述电压的离散采样值V_Ui、电压互感器的变比Kv、电流的离散采样值V_Ii和电流互感器的变比rKi，获取有功功率P；S7：获取采样时间间隔Ts；S8：根据有功功率P和采样时间间隔Ts，计算得到有功电能Ep。优选地，所述S1之前还包括：S0：通过向电能计量装置输送相位同步的测量电压和测量电流，获取校准电压和校准电流；根据所述校准电压和校准电流，获取校准电压和校准电流的相位差ΔΦ；根据相位差ΔΦ，获取时间差Δt；获取电压互感器的低压臂电阻R2；根据时间差△t和电压互感器的低臂电阻R2，获取增加的电容值△C；获取当前相位补偿电容值C1；根据当前相位补偿电容值C1和增加的电容值△C，获取待补偿的相位补偿电容值Cn并将所述待补偿的相位补偿电容值Cn写入电能计量装置的FLASH内。优选地，所述S8之后还包括：S9：获取电能计量装置的脉冲常数C；根据脉冲常数C，获取单位脉冲的电能量E1p；当所述有功电能Ep积累的电能量大于等于E1p的整数倍时，则输出对应的单位脉冲信号。优选地，所述S6的具体计算过程为：其中，i为采样点，KN为采样次数，P为有功功率，V_Ui为电压的离散采样值，V_Ii为电流的离散采样值，Kv为电压互感器的变比，rKi为电流互感器的变比。优选地，所述S7的具体计算过程为：其中，i为采样点，n为累积的采样点数，Pi为采样点的有功功率，Ts为采样时间间隔，Ep单位为kWh。优选地，所述S4之后还包括：S10：根据所述电压的离散采样值V_Ui和电压互感器的变比Kv，计算得到电压的有效值U；将所述电压的有效值U与可编程增益仪表放大器内置多个档位的电压范围相比较；当所述电压的有效值U在可编程增益仪表放大器内置其中一个档位的电压范围内时，则获取该档位对应的电压增益倍数；根据所述电压增益倍数对补偿后的电压进行增益处理。优选地，S11：根据所述电流的离散采样值V_Ii和电流互感器的变比rKi，计算得到电流的有效值I；将所述电流的有效值I与可编程增益仪表放大器内置多个档位的电流范围相比较；当所述电流的有效值I在可编程增益仪表放大器内置其中一个档位的电压范围内时，则获取该档位对应的电流增益倍数；根据所述电流增益倍数对电流互感器输出的电流进行增益处理。优选地，所述可编程增益仪表放大器内置多个档位的电压范围及其对应的增益倍数包括：电压第一档为电压的有效值U≥500V，电压第一档对应的增益倍数为1倍；电压第二档为电压的有效值U在250V-500V的范围内，电压第二档对应的增益倍数为2倍；电压第三档为电压的有效值U在100V-250V的范围内，电压第三档对应的增益倍数为5倍；电压第四档为电压的有效值U＜100V，电压第四档对应的增益倍数为10倍；所述可编程增益仪表放大器内置多个档位的电流范围及其对应的增益倍数包括：电流第一档为电流的有效值I≥100A，电流第一档对应的增益倍数为1倍；电流第二档为电流的有效值I在50A-100A的范围内，电流第二档对应的增益倍数为2倍；电流第三档为电流的有效值I在20A-50A的范围内，电流第三档对应的增益倍数为5倍；电流第三档为电流的有效值I<20A，电流第三档对应的增益倍数为10倍。本专利技术的实施例还提供了一种电动汽车无线充电桩用电能计量设备所述电能计量设备，包括电流可编程增益放大器、电压可编程增益放大器、相位补偿电容器、AD同步转换电路和电能计量装置；电流可编程增益放大器用于对接入的电流根据电能计量装置的发送的逻辑信号选择预设档位对应的增益倍数进行增益放大并将增益放大后的电流输入到AD同步转换电路内；所述相位补偿电容器用于对接入的电压根据校准电压和校准电流的相位差ΔΦ通过接入不同数量的电容器进行补偿并将补偿后的电压输入到电压可编程增益放大器内；电压可编程增益放大器用于对接入的补偿后的电压根据电能计量装置的发送的逻辑信号选择预设档位对应的增益倍数进行增益放大并将增益放大后的电压输入至AD同步转换电路内；AD同步转换电路用于对增益放大后的电流和增益放大后的电压进行离散采样得到电流的有效值和电压的有效值并将电流有效值、电压的有效值输入及有用功率至电能计量装置内；电能计量装置用于对电流有效值、电压的有效值及有功功率进行计算得到有功电能Ep、根据FLASH内的相位补偿电容值Cn对相位补偿电容器内接入的电容器数量进行控制、根据电流有效值判断电流可编程增益放大器的档位并根据电流可编程增益放大器的档位输出逻辑信号至电流可编程增益放大器和根据电压的有效值判断电压可编程增益放大器的档位并根据电压可编程增益放大器的档位输出逻辑信号至电压可编程增益放大器。本专利技术的实施例还提供了一种电动汽车无线充电桩，所述充电桩包括电源、发射端、电流互感器、电压互感器以及如上述的一种电动汽车无线充电桩用电能计量设备，所述电流互感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，所述电能计量方法包括如下步骤：/nS1：读取电能计量装置内的FLASH，获取待补偿的相位补偿电容值Cn；/nS2：获取电压互感器输出的电压和电流互感器输出的电流；/nS3：根据相位补偿电容值Cn在电路内增加补偿电容对电压互感器输出的电压进行补偿，获取补偿后的电压；/nS4：对所述补偿后的电压和电流互感器输出的电流分别进行KN次离散采样，获取电压的离散采样值V_Ui和电流的离散采样值V_Ii；/nS5：获取电压互感器的变比Kv和电流互感器的变比rKi；/nS6：根据所述电压的离散采样值V_Ui、电压互感器的变比Kv、电流的离散采样值V_Ii和电流互感器的变比rKi，获取有功功率P；/nS7：获取采样时间间隔Ts；/nS8：根据有功功率P和采样时间间隔Ts，计算得到有功电能Ep。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，所述电能计量方法包括如下步骤：
S1：读取电能计量装置内的FLASH，获取待补偿的相位补偿电容值Cn；
S2：获取电压互感器输出的电压和电流互感器输出的电流；
S3：根据相位补偿电容值Cn在电路内增加补偿电容对电压互感器输出的电压进行补偿，获取补偿后的电压；
S4：对所述补偿后的电压和电流互感器输出的电流分别进行KN次离散采样，获取电压的离散采样值V_Ui和电流的离散采样值V_Ii；
S5：获取电压互感器的变比Kv和电流互感器的变比rKi；
S6：根据所述电压的离散采样值V_Ui、电压互感器的变比Kv、电流的离散采样值V_Ii和电流互感器的变比rKi，获取有功功率P；
S7：获取采样时间间隔Ts；
S8：根据有功功率P和采样时间间隔Ts，计算得到有功电能Ep。


2.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，
所述S1之前还包括：
S0：通过向电能计量装置输送相位同步的测量电压和测量电流，获取校准电压和校准电流；
根据所述校准电压和校准电流，获取校准电压和校准电流的相位差ΔΦ；
根据相位差ΔΦ，获取时间差Δt；
获取电压互感器的低压臂电阻R2；
根据时间差△t和电压互感器的低臂电阻R2，获取增加的电容值△C；
获取当前相位补偿电容值C1；
根据当前相位补偿电容值C1和增加的电容值△C，获取待补偿的相位补偿电容值Cn并将所述待补偿的相位补偿电容值Cn写入电能计量装置的FLASH内。


3.根据权利要求2所述的一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，所述S8之后还包括：
S9：获取电能计量装置的脉冲常数C；
根据脉冲常数C，获取单位脉冲的电能量E1p；
当所述有功电能Ep积累的电能量大于等于E1p的整数倍时，则输出对应的单位脉冲信号。


4.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，所述S6的具体计算过程为：



其中，N为每个周波的采样点数，K为参与计算的周波数，i为采样点，P为有功功率，V_Ui为电压的离散采样值，V_Ii为电流的离散采样值，Kv为电压互感器的变比，rKi为电流互感器的变比。


5.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，所述S8的具体计算过程为：



其中，i为采样点，n为累积的采样点数，Pi为采样点的有功功率，Ts为采样时间间隔，Ep单位为kWh。


6.根据权利要求4所述的一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，所述S4之后还包括：
S10：根据所述电压的离散采样值V_Ui和电压互感器的变比Kv，计算得到电压的有效值U；
将所述电压的有效值U与可编程增益仪表放大器内置多个档位的电压范围相比较；
当所述电压的有效值U在可编程增益仪表放大器内置其中一个档位的电压范围内时，则获取该档位对应的电压增益倍数；
根据所述电压增益倍数对补偿后的电压进行增益处理。


7.根据权利要求5所述的一种电动汽车无线充电电能计量方法，其特征在于，
S11：根据所述电流的离散采样值V_Ii和电流互感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖勇，曾勇刚，钱斌，王吉，林晓明，徐兵，胡珊珊，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44