一种电动汽车直流快充的控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动汽车直流快充的控制方法、装置及系统，方法包括：根据变压器的技术参数，生成变压器效率函数；根据双向变流器的有功输出比例，生成变流器效率函数；根据电动汽车直流快充系统中的各变压器对应的变压器效率函数、各双向变流器对应的变流器效率函数和各交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，构建能量互联单元的效率最优目标函数；根据参数约束对效率最优目标函数进行求解，生成各双向DC/AC变流器的最优有功输出比例，并根据最优有功输出比例分别控制各双向AC/DC变流器和各双向DC/AC变流器的功率输出，以实现多组配变向快充站供电，充分利用交流馈线中的富余功率，有效提高快充站功率容量。有效提高快充站功率容量。有效提高快充站功率容量。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车直流快充的控制方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及电动汽车充电
，尤其涉及一种电动汽车直流快充的控制方法、装置、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，老旧小区普遍面临着安装充电桩条件受限、配电容量较低、配电设施改造空间小和成本高等诸多挑战，老旧小区“充电难”的问题日益凸显。为缓解老旧小区居民充电难的矛盾，尽可能为更多居民提供充电服务，有关专家提出了在老旧小区新建公共快充站的方案。新建快充站方案是出于老旧小区空间受限，无法大面积铺设慢充桩的现实情况，而利用快充打造“充完即走”的共享充电模式，为不具备私桩安装条件的居民提供充电服务。
[0003]目前电动汽车快充系统普遍采用整流+DC/DC一体化设计方案，由配电变压器专门馈线给快充系统供电，根据国标规定，居民交流配电线路采用5线制(3L+N+PE)，如配变与快充站距离过长，必然导致较大的能量损耗和线路成本。此外，小区配电网通常采用多台变压器冗余配置，闭环设计，开环运行，多条馈线间富裕的功率容量并未得到充分挖掘，导致快充站总充电容量受限。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种电动汽车直流快充的控制方法、装置及系统，利用其电力电子装备实现了多条馈线间能流互济互助，同时引出了直流母线为远端快充站的DC/DC单元供电，以实现多组配变向快充站供电，充分利用交流馈线中的富余功率，有效提高快充站功率容量和充电效率。
[0005]为了实现提高快充站功率容量和充电效率，本专利技术实施例提供了一种电动汽车直流快充的控制方法，所述控制方法应用于电动汽车直流快充系统；所述电动汽车直流快充系统包括：变压器单元和能量互联单元；
[0006]所述能量互联单元包括若干个双向变流器、一个直流输出端口、若干个交流输出端口和若干个交流输入端口；所述直流输出端口接入同一条充电站馈线；所述双向变流器包括双向AC/DC变流器和双向DC/AC变流器，所述双向AC/DC变流器用于控制充电站馈线电压，所述双向DC/AC变流器用于进行功率调度控制；各所述交流输出端口分别接入不同的交流馈线；所述变压器单元包括若干个变压器；一个所述变压器与一个所述交流输入端口连接；
[0007]所述控制方法包括：
[0008]根据变压器的技术参数，生成变压器效率函数；所述技术参数包括：有功负荷占比、额定容量、空载损耗、负载损耗和功率因数；根据双向变流器的有功输出比例，生成变流器效率函数；
[0009]根据所述电动汽车直流快充系统中的各变压器对应的变压器效率函数、各双向变流器对应的变流器效率函数和各交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，构建能量互联
单元的效率最优目标函数；
[0010]根据参数约束对所述效率最优目标函数进行求解，生成各双向DC/AC变流器的最优有功输出比例，并根据所述最优有功输出比例分别控制各双向AC/DC变流器和各双向DC/AC变流器的功率输出。
[0011]作为优选方案，本专利技术通过电动汽车直流快充系统的能量互联单元是一种集成式的电力电子装备，具有多级AC/DC转换和多个交直流输入和输出端口，并通过变流器与变压器的效率考虑各AC/DC与各DC/AC变流器之间的能流分配，为使得系统整体运行效率最优，实时调整功率分配比例，提高系统整体运行效率，实现了对各双向变流器的功率进行调度控制，以及各交流馈线间能流互济互助，充分利用交流馈线中的富余功率，有效提高快充站功率容量。
[0012]本专利技术引出了直流的充电站馈线为远端快充站供电，所有双向变流器的直流输出端口接入同一条充电站馈线，具有单一电压等级，可减小线径和线路数目，减小了线路损耗，提高了快充站的充电效率。
[0013]作为优选方案，根据变压器的技术参数，生成变压器效率函数，具体为：
[0014][0015]其中，η
T
表示变压器的效率函数值；i表示变压器的有功负荷占比；S
rated
表示变压器的额定容量；pf表示功率因素；P
loss，nl
表示变压器的空载损耗；P
loss，fl
表示变压器的负载损耗。
[0016]作为优选方案，根据双向变流器的有功输出比例，生成变流器效率函数，具体为：
[0017]η
VSC
＝A+Bi
VSC
+C/i
VSC
；
[0018]其中η
VSC
表示双向变流器的效率函数值；i
VSC
表示双向变流器的有功输出比例；参数A,B和C通过双向变流器厂商实测的3组功率
‑
效率点求得。
[0019]作为优选方案，根据所述电动汽车直流快充系统中的各变压器对应的变压器效率函数、各双向变流器对应的变流器效率函数和各交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，构建能量互联单元的效率最优目标函数之前，还包括：
[0020]通过能量互联单元的直流输出端口获取充电站馈线的电力数据；
[0021]通过能量互联单元的交流输入端口获取对应的变压器的电力数据；
[0022]通过能量互联单元的交流输出端口获取对应的交流馈线的电力数据。
[0023]作为优选方案，通过电动汽车直流快充系统的能量互联单元中多级AC/DC转换和多个交直流输入和输出端口进行电力信息采集和运行控制，实现了对各双向变流器的功率进行调度控制，以及各交流馈线间能流互济互助，充分利用交流馈线中的富余功率，有效提高快充站功率容量。
[0024]作为优选方案，根据所述电动汽车直流快充系统中的各变压器对应的变压器效率函数、各双向变流器对应的变流器效率函数和各交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，构建能量互联单元的效率最优目标函数，具体为：
[0025]能量互联单元的效率最优目标函数的表达式为：
[0026][0027]其中，maxη为能量互联单元的效率最大值，η为能量互联单元的效率，i
VSCn
为第n个双向变流器的有功输出比例，i
feedern
为第n个双向变流器对应的交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，η
n
为第n个双向变流器的综合效率，η
Tn
为第n个双向变流器的对应的变压器的效率，n为正整数。
[0028]作为优选方案，第n个双向变流器的综合效率根据双向变流器的有功输出比例、双向变流器对应的交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例、变压器效率函数和变流器效率函数计算而来，具体为：
[0029][0030][0031]其中，S
Tn
表示第n个变压器的额定容量；pf
fn
表示第n个变压器的功率因素；P
loss，nl
表示所述变压器的空载损耗；P
loss，fl
表示所述变压器的负载损耗；参数A,B和C通过双向变流器厂商实测的3组功率
‑
效率点求得。
[0032]作为优选方案，本专利技术通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车直流快充的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于电动汽车直流快充系统；所述电动汽车直流快充系统包括：变压器单元和能量互联单元；所述能量互联单元包括若干个双向变流器、一个直流输出端口、若干个交流输出端口和若干个交流输入端口；所述直流输出端口接入同一条充电站馈线；所述双向变流器包括双向AC/DC变流器和双向DC/AC变流器，所述双向AC/DC变流器用于控制充电站馈线电压，所述双向DC/AC变流器用于进行功率调度控制；各所述交流输出端口分别接入不同的交流馈线；所述变压器单元包括若干个变压器；一个所述变压器与一个所述交流输入端口连接；所述控制方法包括：根据变压器的技术参数，生成变压器效率函数；所述技术参数包括：有功负荷占比、额定容量、空载损耗、负载损耗和功率因数；根据双向变流器的有功输出比例，生成变流器效率函数；根据所述电动汽车直流快充系统中的各变压器对应的变压器效率函数、各双向变流器对应的变流器效率函数和各交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，构建能量互联单元的效率最优目标函数；根据参数约束对所述效率最优目标函数进行求解，生成各双向DC/AC变流器的最优有功输出比例，并根据所述最优有功输出比例分别控制各双向AC/DC变流器和各双向DC/AC变流器的功率输出。2.如权利要求1所述的一种电动汽车直流快充的控制方法，其特征在于，所述根据变压器的技术参数，生成变压器效率函数，具体为：其中，η
T
表示变压器的效率函数值；i表示变压器的有功负荷占比；S
rated
表示变压器的额定容量；pf表示功率因素；P
loss，nl
表示变压器的空载损耗；P
loss，fl
表示变压器的负载损耗。3.如权利要求1所述的一种电动汽车直流快充的控制方法，其特征在于，所述根据双向变流器的有功输出比例，生成变流器效率函数，具体为：η
VSC
＝A+Bi
VSC
+C/i
VSC
；其中η
VSC
表示双向变流器的效率函数值；i
VSC
表示双向变流器的有功输出比例；参数A,B和C通过双向变流器厂商实测的3组功率
‑
效率点求得。4.如权利要求1所述的一种电动汽车直流快充的控制方法，其特征在于，所述根据所述电动汽车直流快充系统中的各变压器对应的变压器效率函数、各双向变流器对应的变流器效率函数和各交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，构建能量互联单元的效率最优目标函数之前，还包括：通过能量互联单元的直流输出端口获取充电站馈线的电力数据；通过能量互联单元的交流输入端口获取对应的变压器的电力数据；通过能量互联单元的交流输出端口获取对应的交流馈线的电力数据。5.如权利要求4所述的一种电动汽车直流快充的控制方法，其特征在于，所述根据所述电动汽车直流快充系统中的各变压器对应的变压器效率函数、各双向变流器对应的变流器效率函数和各交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，构建能量互联单元的效率最优目
标函数，具体为：能量互联单元的效率最优目标函数的表达式为：其中，maxη为能量互联单元的效率最大值，η为能量互联单元的效率，i
VSCn
为第n个双向变流器的有功输出比例，i
feedern
为第n个双向变流器对应的交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例，η
n
为第n个双向变流器的综合效率，η
Tn
为第n个双向变流器的对应的变压器的效率，n为正整数。6.如权利要求5所述的一种电动汽车直流快充的控制方法，其特征在于，所述第n个双向变流器的综合效率根据双向变流器的有功输出比例、双向变流器对应的交流馈线与对应的变压器的有功负荷比例、变压器效率函数和变流器效率函数计算而来，具体为：的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵子韵，喻航，郑言冲，赵赛，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：