一种能够自我监测的交直流储能充电桩及其运行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种能够自我监测的交直流储能充电桩及其运行控制方法，充电桩包括负荷监测模块、一级自动控制模块、交流充电模块和直流充电模块；一级自动控制模块和负荷监测模块中设有继电保护装置；交直流储能充电桩基于继电保护装置进行定位问题电路，将故障部分从系统中切除，实现自我监测；负荷监测模块与充电站内交流电网连接接入交流电能，实时监测充电站内交流电网负荷；一级自动控制模块根据负荷监测模块提供的实时信息及交流功率监测模块的信息反馈，向交流充电模块和直流充电模块进行交流电能分配。可以精准定位故障线路，方便后续维修。便后续维修。便后续维修。

【技术实现步骤摘要】
一种能够自我监测的交直流储能充电桩及其运行控制方法


[0001]本专利技术属于储能充电桩
，具体涉及一种能够自我监测的交直流储能充电桩及其运行控制方法。

技术介绍

[0002]近年来电动汽车大规模发展成为趋势，电动汽车用户增加，与之伴随的是对充电桩充电方式和充电速度要求的进一步提升，上述两点成为当前充电桩电路设计的主要导向。
[0003]传统单一直流或交流充电桩在面对大规模电动汽车负荷时体现出日渐明显的弊端：1、充电方式单一，无法满足用户需求；2、充电时间漫长，用户等待时间较长，并且在高峰时段会出现充电拥挤的情况；3、在充电拥挤的情况下，易产生区域电网过负荷，对电网产生脉冲与影响；4、充电桩线路复杂，发生故障后维修难度较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够自我监测的交直流储能充电桩及其运行控制方法，在负荷监测模块的作用下，使系统内部实时信息传递作用于自动控制模块中的磁吸式开关，以选择充电桩的工作通道。通过所述自动控制模块中的继电保护装置，可以精准定位故障线路，方便后续维修。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种能够自我监测的交直流储能充电桩，包括负荷监测模块、一级自动控制模块、交流充电模块和直流充电模块；
[0007]其中，一级自动控制模块和负荷监测模块中设有继电保护装置；
[0008]所述交直流储能充电桩基于继电保护装置进行定位问题电路，将故障部分从系统中切除，实现自我监测；
[0009]所述负荷监测模块包含继电保护装置Ⅰ，与充电站内交流电网连接接入交流电能，实时监测充电站内交流电网负荷，若充电站内交流电网负荷超过额定负荷，则断开与充电站内交流电网的连接；
[0010]所述一级自动控制模块包括磁吸式开关I和继电保护装置Ⅱ；
[0011]其中，磁吸式开关I经继电保护装置Ⅱ与负荷监测模块连接，磁吸式开关I的输出端分别通过通道A和通道B与交流充电模块和直流充电模块连接；
[0012]所述一级自动控制模块根据负荷监测模块提供的实时信息采集数据及交流功率监测模块的信息反馈控制磁吸式开关I动作进行通道A和通道B的选择，实现交流电能分配：
[0013]若选择通道A，则交流电能分配给交流充电模块；
[0014]若选择通道B，则交流电能分配给直流充电模块；
[0015]若同时选择A和通道B，则交流电能同时分配给交流充电模块和直流充电模块；
[0016]当交流功率监测模块传来交流充电模块充电异常的信息时，继电保护装置Ⅱ进行
断路；
[0017]所述交流充电模块包括交流功率监测模块和交流功率充电出口；
[0018]其中，交流功率监测模块实时监测交流充电模块运行状态，将异常信息反馈给一级自动控制模块；
[0019]所述直流充电模块包括整流模块、二级自动控制模块、储能电池模块、直流功率监测模块、电池功率监测模块和直流功率充电出口；
[0020]其中，整流模块对分配到的交流电能进行滤波和整流得到直流电能，并将直流电能输送给二级直流自动控制模块；
[0021]二级自动控制模块包括磁吸式开关II和继电保护装置Ⅲ；
[0022]其中，磁吸式开关II的输出端通过通道C和通道D分别与直接充电模块和储能电池模块连接，根据电池容量监测模块提供的实时信息采集数据控制磁吸式开关II动作进行通道C和通道D的选择，实现直流电能分配；
[0023]当直流功率监测模块传来交流充电模块充电异常的信息时，继电保护装置Ⅲ进行断路。
[0024]储能电池模块包括储能电池、三级自动控制模块和电池容量监测模块；
[0025]其中，电池容量监测模块将储能电池剩余电量信息反馈给二级自动控制模块、三级自动控制模块；
[0026]三级自动控制模块包含磁吸式开关Ⅲ和继电保护装置Ⅳ；
[0027]其中，磁吸式开关Ⅲ控制储能电池模块与直流功率充电出口的连接，实现储能电池的放电；
[0028]当电池功率监测模块传来交流充电模块充电异常的信息时，继电保护装置Ⅳ进行断路。
[0029]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0030]上述的负荷监测模块采用侵入式负荷监测，利用二分段－D
‑
shape评估法充电站内交流电网负荷曲线进行计算，并将其分为三个等级：低、中等、严重。
[0031]上述的交流充电模块获取交流电能后使用变压器进行压降，以适用不同的电压充电等级；
[0032]所述变压器优选采用单相单变的SC干式变压器。
[0033]上述的交流功率监测模块、直流功率监测模块和电池功率监测模块均采用AWE1611D PLUS交直流功率分析仪。
[0034]上述的直流充电模块在储能电池电量充足时，若充电站内交流电网负荷中等，则直流充电较电池充电享有优先级；若负荷严重，则电池充电较直流充电享有优先级。
[0035]上述的整流模块为两级整流电路，包括一级PWM整流电路和二级桥式整流电路。
[0036]上述的储能电池的剩余电量信息基于AH积分法获得。
[0037]所述储能电池输出的直流电能依次经DC/DC转换器和卡尔曼滤波器后输入电池容量监测模块等下级模块，最后从直流功率充电出口输出，为电动汽车提供电能。
[0038]上述的磁吸式开关I、II、Ⅲ及继电保护装置I、II、Ⅲ、Ⅳ分别为同类型装置；
[0039]所述继电保护模块包括动力电池、电池管理系统BMS、绝缘监测仪、充电接口；
[0040]所述磁吸式开关I、II、Ⅲ为双通道选择磁吸式开关，通过MIS数字选择器实现通道
选择。
[0041]上述的交直流储能充电桩基于继电保护装置进行定位问题电路，将故障部分从系统中切除，实现自我监测，具体如下：
[0042](a)负荷监测模块监测到充电站内交流电网功率超过额定值时，继电保护装置Ⅰ断开电路，故障处为充电站内交流电网。
[0043](b)交流功率监测模块监测到交流充电功率超过额定值时，继电保护装置Ⅱ断开电路，故障处为交流充电模块。
[0044](c)直流功率监测模块监测到直流充电功率超过额定值时，继电保护装置Ⅲ断开电路，故障处为直流充电模块。
[0045](d)电池功率监测模块监测到电池充电功率超过额定值时，继电保护装置Ⅳ断开电路，故障处为电池充电模块。
[0046]上述的一种能够自我监测的交直流储能充电桩的运行控制方法，在充电桩内，根据实时信息采集数据进行如下运行控制：
[0047](1)一级自动控制模块根据负荷监测模块提供的充电站内交流电网实时信息采集数据，确定充电汽车的充电方式：若负荷低，则进入步骤(2)，若负荷中等，则进入步骤(4)，若负荷严重，则进入步骤(5)；
[0048](2)磁吸式开关I接入通道A，对电动汽车进行交流充电，电池容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够自我监测的交直流储能充电桩，其特征在于，包括负荷监测模块、一级自动控制模块、交流充电模块和直流充电模块；其中，一级自动控制模块和负荷监测模块中设有继电保护装置；所述交直流储能充电桩基于继电保护装置进行定位问题电路，将故障部分从系统中切除，实现自我监测；所述负荷监测模块包含继电保护装置Ⅰ，与充电站内交流电网连接接入交流电能，实时监测充电站内交流电网负荷，若充电站内交流电网负荷超过额定负荷，则断开与充电站内交流电网的连接；所述一级自动控制模块包括磁吸式开关I和继电保护装置Ⅱ；其中，磁吸式开关I经继电保护装置Ⅱ与负荷监测模块连接，磁吸式开关I的输出端分别通过通道A和通道B与交流充电模块和直流充电模块连接；所述一级自动控制模块根据负荷监测模块提供的实时信息采集数据及交流功率监测模块的信息反馈控制磁吸式开关I动作进行通道A和通道B的选择，实现交流电能分配：若选择通道A，则交流电能分配给交流充电模块；若选择通道B，则交流电能分配给直流充电模块；若同时选择A和通道B，则交流电能同时分配给交流充电模块和直流充电模块；当交流功率监测模块传来交流充电模块充电异常的信息时，继电保护装置Ⅱ进行断路；所述交流充电模块包括交流功率监测模块和交流功率充电出口；其中，交流功率监测模块实时监测交流充电模块运行状态，将异常信息反馈给一级自动控制模块；所述直流充电模块包括整流模块、二级自动控制模块、储能电池模块、直流功率监测模块、电池功率监测模块和直流功率充电出口；其中，整流模块对分配到的交流电能进行滤波和整流得到直流电能，并将直流电能输送给二级直流自动控制模块；二级自动控制模块包括磁吸式开关II和继电保护装置Ⅲ；其中，磁吸式开关II的输出端通过通道C和通道D分别与直接充电模块和储能电池模块连接，根据电池容量监测模块提供的实时信息采集数据控制磁吸式开关II动作进行通道C和通道D的选择，实现直流电能分配；当直流功率监测模块传来交流充电模块充电异常的信息时，继电保护装置Ⅲ进行断路。储能电池模块包括储能电池、三级自动控制模块和电池容量监测模块；其中，电池容量监测模块将储能电池剩余电量信息反馈给二级自动控制模块、三级自动控制模块；三级自动控制模块包含磁吸式开关Ⅲ和继电保护装置Ⅳ；其中，磁吸式开关Ⅲ控制储能电池模块与直流功率充电出口的连接，实现储能电池的放电；当电池功率监测模块传来交流充电模块充电异常的信息时，继电保护装置Ⅳ进行断路。
2.根据权利要求1所述的一种能够自我监测的交直流储能充电桩，其特征在于，所述负荷监测模块采用侵入式负荷监测，利用二分段－D
‑
shape评估法充电站内交流电网负荷曲线进行计算，并将其分为三个等级：低、中等、严重。3.根据权利要求1所述的一种能够自我监测的交直流储能充电桩，其特征在于，所述交流充电模块获取交流电能后使用变压器进行压降，以适用不同的电压充电等级；所述变压器优选采用单相单变的SC干式变压器。4.根据权利要求1所述的一种能够自我监测的交直流储能充电桩，其特征在于，所述交流功率监测模块、直流功率监测模块和电池功率监测模块均采用AWE1611D PLUS交直流功率分析仪。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇辰，贾鹏，徐善顶，潘祉鸥，刘俊楠，伍兴达，姚星宇，刘凯歌，李明扬，闵信怡，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：