一种基于电网保护的电动汽车充电站控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动汽车充电站控制技术领域，更具体地，设及一种基于电网保护的 电动汽车充电站控制系统。
【背景技术】
[0002] 传统电动汽车充电技术，特别是快速充电技术，在充电初期有功功率快速增大，也 即当dP/dt很大时，电网的频率会发生很大的波动。并且，随着电动汽车渗透率的提高W及 快速充电的普及，W快充为主的恒功率负荷将对电网静态电压稳定性产生较大的负面影 响。
[0003] 因此，随着电动汽车的普及，必须要解决电动汽车充电机dP/dt对电网频率的影响 W及恒功率负荷比例增大对电网静态电压稳定性的影响运两个问题。而目前已有的解决方 案只有:在电动汽车充电站与电网之间加装充电保护装置。该种方案属于被动式的保护，即 电动汽车充电站对电网的影响超过了预先设定值后才启动保护，并没有达到预先降低影响 的作用。
[0004] 目前快速充电已逐步发展成为电动汽车的主要充电方式。快速充电，即W较大的 电流(一般为150-400A)对动力电池进行充电，充电时长在20min到Ih之间。但是由于快速充 电所采取的充电功率较大，会对电网的频率W及静态电压稳定性产生影响：当快速充电功 率变化率达到1 OMW/s时，电网频率波动达到4 % ;当快速充电功率比例达到电网负荷的 50%，将会对电网的静态电压稳定性产生较大负面影响。因此需要结合电网保护制定电动 汽车充电机的控制策略。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中没有达到预先降低影响的作用，本发明的目的在于解决W上技术 的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种基于电网保护的电动汽车充电站控制系统， 其特征在于，所述控制系统包括充电站的充电机W及控制单元；
[0007] 所述充电机主电路，依次由IXL滤波电路模块、AC/DC整流/逆变模块和DC/DC直流 斩波模块串联组成，当所述充电机工作在放电模式，所述AC/DC整流模块工作在整流状态， 维持恒定的中间电压;所述DC/DC直流斩波模块工作在降压斩波状态，保持动力电池端电压 和电流的稳定；当所述充电机工作在放电模式时，所述DC/DC直流斩波模块工作在升压斩波 状态，输出恒定的中间电压;所述AC/DC整流/逆变模块工作在逆变状态，根据不同的控制模 式实现恒定的有功和无功或者恒定的电压频率控制；
[000引所述控制单元，当所述充电站的功率低于或等于所述充电站的安全工作功率，贝U 控制每个所述充电机的功率为额定充电功率；当所述充电站的功率高于所述充电站的安全 工作功率，则控制每个所述充电机照W下公式的功率分配策略对动力充电电池进行充电，
[0010] 其中，i = l，2,…，n为待求功率指令的充电机编号；j = I，2，…，n为处于运行状态 的充电机编号;Pi为第i台充电机充电功率指令值;Pm为充电站安全功率值。
[0011] 根据本发明的另一个方面，提供了一种基于电网保护的电动汽车充电站控制方 法，其特征在于：
[0012] 所述充电站的充电机主电路，依次由LCL滤波电路模块、AC/DC整流/逆变模块和 DC/DC直流斩波模块串联组成，当所述充电机工作在放电模式，所述AC/DC整流模块工作在 整流状态，维持恒定的中间电压;所述DC/DC直流斩波模块工作在降压斩波状态，保持动力 电池端电压和电流的稳定；当所述充电机工作在放电模式时，所述DC/DC直流斩波模块工作 在升压斩波状态，输出恒定的中间电压;所述AC/DC整流/逆变模块工作在逆变状态，根据不 同的控制模式实现恒定的有功和无功或者恒定的电压频率控制；
[0013] 所述方法包括W下步骤：
[0014] (1)根据所述充电站内充电机数目W及额定充电功率，计算得到该充电站的最大 充电功率；
[0015] (2)检测所述充电站内待充电动汽车动力电池的电池剩余电量百分比SOC值；
[0016] (3)根据所检测的SOC值，计算每一台所述充电机在所述充电站当前运行状况下的 充电功率值；
[0017] (4)根据所述充电站运行时微电网及配电网的功率负荷状态确定安全功率系数a; [00 1引如果充电站内待充汽车的数目11< a*N，N为充电站内充电机数目，则所述充电机根 据额定功率对动力电池进行充电；反之，则所述充电机按照W下公式的功率分配策略对动 力充电电池进行充电，
[0020] 其中，i = l，2,…，n为待求功率指令的充电机编号；j = l，2,…，n为处于运行状态 的充电机编号;Pi为第i台充电机充电功率指令值;Pm为充电站安全功率值。
[0021] 优选地，安全功率系数a的大小取决于电动汽车充电站的总充电功率Pm :当Pm < 10丽时，安全功率系数a取0.8;当Pm> 10丽时，安全功率系数a取0.7。
[0022] 总体而言，通过本发明所构思的W上技术方案，与现有技术相比，能够取得W下技 术有益效果：
[0023] 本发明中，通过功率检测及能量管理中屯、对充电站内各充电机的工作状态W及配 电网的负荷状态进行实时检测，根据检测所得信息，制定符合电网保护要求的电动汽车充 电站(机)控制策略。既在最大程度上满足了充电站的功率需求，又提高了配电网的安全性 和稳定性。
【附图说明】
[0024] 图1为充电机电路图；
[0025] 图2为充电站内能量分配及逆变器控制策略流程图；
[0026] 图3为20台充电机充电功率曲线图；
[0027] 图4为采用所设计的控制策略后20台充电机充电功率曲线图；
[0028] 图5为单台额定功率为80kW，额定电流为200A的充电机功率变化率曲线图；
[0029] 图6为采用分段充电功率与分段充电电流后单台充电机功率变化率曲线图。
【具体实施方式】
[0030] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0031] 本发明主要是对dP/dtW及恒功率负荷进行实时监测，进而对充电机的充电方式 (充电功率、充电控制策略等)进行选择，降低充电站的功率变化率，从而减小大规模电动汽 车充电对电网的影响。
[0032 ]充电机主电路如图1所示，依次由LCL滤波电路模块1、AC/DC整流/逆变模块2和DC/ DC直流斩波模块3串联组成，当充电机工作在放电模式，AC/DC整流模块2工作在整流状态， 维持恒定的中间电压;DC/DC直流斩波模块3工作在Buck(降压斩波)状态，保持动力电池端 电压和电流的稳定。当充电机工作在放电模式时，DC/DC直流斩波模块3工作在Boost (升压 斩波)状态，输出恒定的中间电压;AC/DC整流/逆变模块2工作在逆变状态，根据不同的控制 模式实现恒定的有功和无功或者恒定的电压频率控制。除此之外，为了减小谐波污染，主电 路还增加了 LCL滤波器模块1。
[0033] 充电站内能量分配及充电机控制策略流程图如图2所示。其大致机理为：
[0034] (1)根据充电站内充电机数目W及额定充电功率等信息，计算得到该充电站的总 充电功率Pm
[0035] PM = N*Pn (1)
[0036] 其中，N为充电站内充电机数目；Pn为充电机的额定功率。
[0037] 根据充电站运行时微电网及配电网的功率负荷状态确定安全功率系数a,并且确 定充电站安全功率值Pm
[003引 Pm = a*Pmax