基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构及控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构及控制方法，该系统自上而下包括位于调度层的电动汽车车联网云平台、充电站集群管控云平台、配网调度管控云平台，位于站控层的若干充电站控制中心边缘服务器，位于设备层的各控制器、国网计费单元、若干AC/DC和DC/DC模块，设备层充电站站级CAN总线作为主干网，联通充电站控制中心边缘服务器、各控制器；设备层整流CAN总线、充电堆CAN总线、机桩CAN总线作为次级通信网联通设备层各控制器与相应的电力电子充电设备。本发明专利技术采用现场总线之一的CAN总线技术，各控制器之间只需一对双绞线通过网络拓扑结构连接即可，使得充电站控制系统安装更加灵活，方便。

【技术实现步骤摘要】
基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构及控制方法
本专利技术涉及电动汽车充电站控制领域，具体是一种基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构及控制方法。
技术介绍
电动汽车充电站控制系统是一个相当复杂的逻辑控制系统，总的来说，整个系统可以涉及到“云-管-端”三个平台层，每个平台层又是由众多的通讯设备、数据处理设备等进行信息的互联互通，从而实现充电站电动汽车充电信息的上传与下发。现有国内的电动汽车充电站系统结构较为单一，大多数采用配电网供电的方式，站内通常设有多台交直流充电机，因单台交直流充电机的功率较大，单次充电时间较短，这一特点导致充电站在晚间电网负荷低谷时期的利用率较低，而在日间电网负荷高峰时期，若有大量电动车同时需要快速充电时，大功率的充电需求将对电网带来短时的负荷冲击，造成电网的波动性进一步加强。随着风光储等新能源高比例渗透率下智慧充电站的进一步发展，一种适应未来电网发展需求的新型充电站系统成为了一种必然趋势，这其中在工业控制领域应用最为广泛的现场总线技术已成为最具活力的一个分支。现场总线是应用在生产现场、在各种微机测量控制设备之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构，自上而下包括位于调度层的电动汽车车联网云平台、充电站集群管控云平台、配网调度管控云平台，位于站控层的若干充电站控制中心边缘服务器，位于设备层的储能BMS控制器、双向整流单元控制器、光伏发电单元控制器、双向充电堆单元控制器、投切控制器、国网计费单元、若干AC/DC和DC/DC模块，国网计费单元包括相互通信连接的国网计费单元充电桩和国网计费单元控制器，其特征在于：设备层充电站站级CAN总线作为主干网，联通充电站控制中心边缘服务器、储能BMS控制器、双向整流单元控制器、光伏发电单元控制器、双向充电堆单元控制器，设备层整流CAN总线、充电堆CAN总线、机...

【技术特征摘要】
1.一种基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构，自上而下包括位于调度层的电动汽车车联网云平台、充电站集群管控云平台、配网调度管控云平台，位于站控层的若干充电站控制中心边缘服务器，位于设备层的储能BMS控制器、双向整流单元控制器、光伏发电单元控制器、双向充电堆单元控制器、投切控制器、国网计费单元、若干AC/DC和DC/DC模块，国网计费单元包括相互通信连接的国网计费单元充电桩和国网计费单元控制器，其特征在于：设备层充电站站级CAN总线作为主干网，联通充电站控制中心边缘服务器、储能BMS控制器、双向整流单元控制器、光伏发电单元控制器、双向充电堆单元控制器，设备层整流CAN总线、充电堆CAN总线、机桩CAN总线作为次级通信网联通设备层各控制器与相应的电力电子充电设备；当充电站中有电动汽车进行充电时，充电站控制中心边缘服务器通过CAN总线接收各控制单元的数据信息，通过控制中心内置的充放电集群控制算法计算出响应方案，并及时下达双向整流控制指令、光伏发电控制指令、储能充放电控制指令，其中：
车联网云平台和配网调度管理云平台用于将各个充电站及车联网、配网管理中心联接起来，实现车网互动、站站互动，充电站集群管控云平台用于对充电站所有数据进行远程可视化显示；
充电站控制中心边缘服务器用于实时接收各单元的运行状态信息、数据信息，负责数据驱动型的车-储-网响应控制，实时对各设备层控制器发送指令信息，控制其它控制器的动作，充电站控制中心边缘服务器还用于通过网络通信协议与调度层云平台进行信息的交互；
储能BMS控制器用于采集蓄电池的充放电功率信息、荷电状态信息，向充电站控制中心边缘服务器发送储能BMS控制器单元充放电功率信息、荷电状态信息，储能BMS控制器还用于接收充电站控制中心边缘服务器下发的储能充放电控制指令，实时地调整储能BMS控制器单元的充放电功率和充放电状态，动态地参与充电站电动汽车充电时能量调度过程；
双向整流单元控制器用于接收来自控制中心边缘服务器发来的双向整流控制指令，再将该指令下发到双向AC/DC模块，控制其工作模式；
投切控制器用于接收双向充电堆单元控制器的投切指令，建立不同单元与DC/DC模块的发电通道，并通过与触摸屏相连实现人机交互；
国网计费单元控制器采集电动汽车BMS电量信息、功率需求信息，向充电堆单元控制器发送电动汽车BMS电量信息、功率需求信息，同时接收充电堆单元控制器下发的充放电控制指令，并通过与触摸屏相连实现人机交互；
光伏发电单元控制器用于采集光伏阵列单元电压、电流信息，一方面上传至控制中心边缘服务器，另一方面接收来自控制中心边缘服务器下发的光伏发电控制指令，并将该指令下发到双向DC/DC模块，实现MPPT功能；
双向充电堆单元控制器用于与国网计费单元充电桩通信，接收充电桩需求指令，同时控制投切控制器建立充电桩与双向DC/DC模块的充放电通道，双向充电堆单元控制器还用于接收光伏发电控制指令、储能充放电控制指令，并根据光伏发电控制指令、储能充放电控制指令控制投切控制器建立光伏发电单元与双向DC/DC模块的发电通道、储能单元与双向DC/DC模块的发电通道。


2.如权利要求1所述的基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构，其特征在于：所述充电站控制中心边缘服务器用于提供算力，负责数据驱动型的车-储-网响应控制、车-网多约束条件的潮流自主优化调节、以电网稳定运行为目标的充放电系统集群控制算法，边缘服务器向上通过TCP/IP协议与调度层云平台信息互通，实现对充电站所有数据的可视化，向下通过充电站站级CAN总线下达双向整流控制指令、光伏发电控制指令、储能充放电控制指令。


3.如权利要求1所述的基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构，其特征在于：所述双向充电堆单元控制器内设3路CAN网络，一路通过机桩CAN总线与室外国网计费单元通信，一路通过充电堆CAN总线负责内部所有双向DC/DC模块的控制，一路通过充电站站级CAN总线与控制中心边缘服务器通信，实现充电站设备实时数据的上发与边缘服务器下发的指令接收功能。


4.如权利要求1所述的基于多层网络的光储充智慧充电站控制架构，其特征在于：所述双向充电堆单元控制器采用数字信号处理器DSP与复杂可编程逻辑器件CPLD协同工作的架构，数字信号处理器DSP主要用来完成已采集数据的实时处理，运算和响应，与控制系统中其它微处理器之间的通信，复杂可编程逻辑器件CPLD实现硬件的软件化，增强数字信号处理器访问外设的能力，双向充电堆单元控制器通过隔离型的RS485接口与电表相连，检测双向DC/DC模块前端输入总电压、电流信号，通过模拟输入接口进行AD采样，检测控制柜的柜体温度，充电堆控制器一路GPIO端口能够产生PWM信号来驱动风扇控制控制柜温度。


5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘曼佳，向慕超，凌在汛，陶骞，崔一铂，康逸群，陈文，郑景文，游力，焦海文，宋杨，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北方源东力电力科学研究有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42