CN111030144B - 一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法及*** - Google Patents

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Abstract

本申请涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法及***。该方法和***均包括：采集每一个不平衡负荷采集点的三相电流，并根据三相电流计算每一个采集点的补偿电流；根据补偿电流生成与每一个采集点对应的充电机的补偿电流指令；根据容量计算公式，计算每一个充电机的剩余可控容量；根据每一个充电机的补偿电流、剩余可控容量和当前的输出电流，以及补偿电流输出规则，生成指令电流；对所述指令电流输入进行后处理，并输出到配网馈线的公共接入点。本实施例提供的方法及***，通过在不同点采集配网馈线的电流数据，并协调控制多台直流充电机的运行，从而实现对配网馈线三相不平衡电流的补偿。

Description

一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法及***
技术领域
本申请涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法及***。
背景技术
随着电动汽车产业的蓬勃发展，越来越多场所设置有直流充电***，以提供电动汽车充电服务。目前，直流充电***通常包括配网馈线，配网馈线上同时连接有多个直流充电桩，以便同时向多个电动汽车充电。其中，配网馈线包括三相线路，即零线、火线和地线，由于各个线路上均存在电阻且电阻不完全相同，导致配网馈线的三相线路的不同区域存在压降，且压降不同，进而导致配网馈线产生三相不均衡电流，影响直流充电***的稳定运行。因此，亟待提供一种能够治理配网馈线中三相不均衡电流的方法。
发明内容
本申请提供了一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法及***，以解决电动车直流充电***中，配网馈线存在三相不均衡电流的问题。
第一方面，本实施例提供一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法，应用于直流充电***中的中央控制器，所述直流充电***包括配网馈线、N个双向直流充电机、N-1个不平衡负荷和所述中央控制器，每一个充电机和每一个不平衡负荷的两端分别与配网馈线和中央控制器连接，每两个充电机之间，设置一个不平衡负荷；所述方法包括：
采集每一个不平衡负荷采集点的三相电流Ia、Ib和Ic，并根据Ia、Ib和Ic计算每一个采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2；
根据补偿电流ΔI1、ΔI2生成与每一个采集点对应的充电机的补偿电流指令ILabc；
根据容量计算公式，计算每一个充电机的剩余可控容量；
根据每一个充电机的补偿电流指令ILabc、剩余可控容量和当前的输出电流，以及补偿电流输出规则，生成指令电流；
对所述指令电流输入进行后处理，并输出到配网馈线的公共接入点。
可选的，根据所述三相电流Ia、Ib和Ic，计算所述采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2，包括：
根据相电流与序电流的关系公式
Figure GDA0004116639590000011
计算三相电流Ia、Ib、Ic的序电流I1、I2、I0，其中，a＝ej120°，j为常数，I1为正序电流，I2为负序电流，I0为零序电流；
计算负序电流I2的不平衡度
Figure GDA0004116639590000021
以及零序电流I0的不平衡度/>
Figure GDA0004116639590000022
计算电流三相不平衡时配网馈线的线路损耗Punba＝3I2(1+β2 2+β0 2)R，其中R为配网馈线三相线路的电阻；
根据线路损耗Punba计算补偿电流ΔI1、ΔI2，
Figure GDA0004116639590000023
其中U1为正序电压，U2为负序电压。
可选的，所述容量计算公式为
Pccp＝Pe-Pout-k*SOC*Pse
其中，Pccp为充电机输出的剩余可控容量，Pe为充电机的额定容量，Pout为充电机实际输出的功率，k分配比例系数，取0.8；SOC为储能电池当前容量状态，取百分数；Pse储能电池满充功率。
可选的，所述补偿电流输出规则为：第一台充电机和第二台充电机补偿第一个不平衡负荷采集点的不平衡电流，第M台直流充电机补偿第M-1个不平衡负荷采集点的不平衡电流，其中，M∈[3，N]；
其中，对于第一个不平衡负荷采集点，计算出不平衡电流ΔI1后，采用以下公式动态分配调节指令：
Figure GDA0004116639590000024
式中，IC1为第一台充电机输出的补偿电流，IC2为第二台充电机输出的补偿电流；k1、k2为两台充电机的分配比例系数。
可选的，对所述指令电流进行后处理，包括：对所述指令电流进行网电流控制跟踪、调制、逆变和滤波。
第二方面，本实施例提供一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制***，包括：配网馈线、N个直流充电机、N-1个不平衡负荷和一个中央控制器，每一个充电机和每一个不平衡负荷的两端分别与配网馈线和中央控制器连接，每两个充电机之间设置一个不平衡负荷；所述中央控制器被配置为，
采集每一个不平衡负荷采集点的三相电流Ia、Ib和Ic，并根据Ia、Ib和Ic计算每一个采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2；
根据补偿电流ΔI1、ΔI2生成与每一个采集点对应的充电机的补偿电流指令ILabc；
根据容量计算公式，计算每一个充电机的剩余可控容量；
根据每一个充电机的补偿电流指令ILabc、剩余可控容量和当前的输出电流，以及补偿电流输出规则，生成指令电流；
对所述指令电流输入进行后处理，并输出到配网馈线的公共接入点。
可选的，根据三相电流Ia、Ib和Ic，计算所述采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2，包括：
根据相电流与序电流的关系公式
Figure GDA0004116639590000031
计算三相电流Ia、Ib、Ic的序电流I1、I2、I0，其中，a＝ej120°，j为常数，I1为正序电流，I2为负序电流，I0为零序电流；
计算负序电流I2的不平衡度
Figure GDA0004116639590000032
以及零序电流I0的不平衡度/>
Figure GDA0004116639590000033
计算电流三相不平衡时配网馈线的线路损耗Punba＝3I2(1+β2 2+β0 2)R，其中R为配网馈线三相线路的电阻；
根据线路损耗Punba计算补偿电流ΔI1、ΔI2，
Figure GDA0004116639590000034
其中U1为正序电压，U2为负序电压。
可选的，所述容量计算公式为
Pecp＝Pe-Pout-k*SOC*Pse
其中，Pccp为充电机输出的剩余可控容量，Pe为充电机的额定容量，Pout为充电机实际输出的功率，k分配比例系数，取0.8；SOC为储能电池当前容量状态，取百分数；Pse储能电池满充功率。
可选的，所述补偿电流输出规则为：
第一台充电机和第二台充电机补偿第一个不平衡负荷采集点的不平衡电流，第M台直流充电机补偿第M-1个不平衡负荷采集点的不平衡电流，其中，M∈[3，N]；
其中，对于第一个不平衡负荷采集点，计算出不平衡电流ΔI1后，采用以下公式动态分配调节指令：
Figure GDA0004116639590000035
式中，IC1为第一台充电机输出的补偿电流，IC2为第二台充电机输出的补偿电流；k1、k2为两台充电机的分配比例系数。
可选的，对所述指令电流进行后处理，包括：对所述指令电流进行网电流控制跟踪、调制、逆变和滤波。
本实施例提供的一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法及***，通过在不同点采集配网馈线的电流数据，并协调控制多台直流充电机的运行，从而实现对配网馈线三相不平衡电流的补偿。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例示例性提供的一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制***的结构示意图。
图2为本申请实施例示例性提供的一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制***的流程图。
图3为本申请实施例提供的指令电流处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实施例提供一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制***，该***包括：配网馈线、3个直流充电机、2个不平衡负荷和一个中央控制器，每一个充电机和每一个不平衡负荷的两端分别与配网馈线和中央控制器连接，每两个充电机之间设置一个不平衡负荷。
为了实现配网馈线三相不平衡电流的补偿，在本实施例中，中央控制器被配置为，执行一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法。
请参阅图2，本实施例提供的一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法，包括如下步骤S201-S205。
步骤S201，采集每一个不平衡负荷采集点的三相电流Ia、Ib和Ic，并根据Ia、Ib和Ic计算每一个采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2。
具体地，首先，假设三相电流分别为Ia、Ib和Ic，那么依据对称分量法可将其分解为正序电流I1、负序电流I2以及零序电流I0。根据相电流与序电流的如下关系公式
Figure GDA0004116639590000041
因此，可以根据上述关系公式计算三相电流Ia、Ib、Ic的序电流I1、I2、I0，其中，a＝ej120°，；
其次，计算负序电流I2的不平衡度
Figure GDA0004116639590000042
以及零序电流I0的不平衡度/>
Figure GDA0004116639590000043
随后，计算电流三相不平衡时配网馈线的线路损耗Punba＝3I2(1+β2 2+β0 2)R，其中R为配网馈线三相线路的电阻。
最后，根据线路损耗Punba计算补偿电流ΔI1、ΔI2，
Figure GDA0004116639590000044
其中U1为正序电压，U2为负序电压。
步骤S202，根据补偿电流ΔI1、ΔI2生成与每一个采集点对应的充电机的补偿电流指令ILabc。
步骤S203，根据容量计算公式，计算每一个充电机的剩余可控容量。
在一个具体的示例中，容量计算公式为：
Pecp＝Pe-Pout-k*SOC*Pse
其中，Pccp为充电机输出的剩余可控容量，Pe为充电机的额定容量，Pout为充电机实际输出的功率，k分配比例系数，取0.8；SOC为储能电池当前容量状态，取百分数；Pse储能电池满充功率。
步骤S204，根据每一个充电机的补偿电流指令ILabc、剩余可控容量和当前的输出电流，以及补偿电流输出规则，生成指令电流。
在一个具体的示例中，补偿电流输出规则为：第一台充电机和第二台充电机补偿第一个不平衡负荷采集点的不平衡电流，第M台直流充电机补偿第M-1个不平衡负荷采集点的不平衡电流，其中，M∈[3，N]。
其中，对于第一个不平衡负荷采集点，计算出不平衡电流Δl1后，采用以下公式动态分配调节指令：
Figure GDA0004116639590000051
式中，IC1为第一台充电机输出的补偿电流，IC2为第二台充电机输出的补偿电流；k1、k2为两台充电机的分配比例系数。
步骤S205，对所述指令电流输入进行后处理，并输出到配网馈线的公共接入点。
在本实施例中，如图3所示，对所述指令电流进行后处理，包括：对所述指令电流进行网电流控制跟踪、调制、逆变和滤波。
本实施例提供的一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法及***，通过在不同点采集配网馈线的电流数据，并协调控制多台直流充电机的运行，从而实现对配网馈线三相不平衡电流的补偿。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制方法，其特征在于，应用于直流充电***中的中央控制器，所述直流充电***包括配网馈线、N个双向直流充电机、N-1个不平衡负荷和所述中央控制器，每一个充电机和每一个不平衡负荷的两端分别与配网馈线和中央控制器连接，每两个充电机之间，设置一个不平衡负荷；所述方法包括：
采集每一个不平衡负荷采集点的三相电流Ia、Ib和Ic，并根据Ia、Ib和Ic计算每一个采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2；
根据补偿电流ΔI1、ΔI2生成与每一个采集点对应的充电机的补偿电流指令ILabc；
根据容量计算公式，计算每一个充电机的剩余可控容量；
根据每一个充电机的补偿电流指令ILabc、剩余可控容量和当前的输出电流，以及补偿电流输出规则，生成指令电流；
对所述指令电流输入进行后处理，并输出到配网馈线的公共接入点；
其中，根据所述三相电流Ia、Ib和Ic，计算所述采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2，包括：
根据相电流与序电流的关系公式
Figure FDA0004116639580000011
计算三相电流Ia、Ib、Ic的序电流I1、I2、I0，其中，a＝ej120°，j为常数，I1为正序电流，I2为负序电流，I0为零序电流；
计算负序电流I2的不平衡度
Figure FDA0004116639580000012
以及零序电流I0的不平衡度/>
Figure FDA0004116639580000013
计算电流三相不平衡时配网馈线的线路损耗Punba＝3I2(1+β2 2+β0 2)R，其中R为配网馈线三相线路的电阻；
根据线路损耗Punba计算补偿电流ΔI1、ΔI2，
Figure FDA0004116639580000014
其中U1为正序电压，U2为负序电压；
所述容量计算公式为Pccp＝Pe-Pout-k*SOC*Pse
其中，Pccp为充电机输出的剩余可控容量，Pe为充电机的额定容量，Pout为充电机实际输出的功率，k分配比例系数，取0.8；SOC为储能电池当前容量状态，取百分数；Pse储能电池满充功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿电流输出规则为：
第一台充电机和第二台充电机补偿第一个不平衡负荷采集点的不平衡电流，第M台直流充电机补偿第M-1个不平衡负荷采集点的不平衡电流，其中，M∈[3，N]；
其中，对于第一个不平衡负荷采集点，计算出不平衡电流ΔI1后，采用以下公式动态分配调节指令：
Figure FDA0004116639580000021
式中，IC1为第一台充电机输出的补偿电流，IC2为第二台充电机输出的补偿电流；k1、k2为两台充电机的分配比例系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述指令电流进行后处理，包括：对所述指令电流进行网电流控制跟踪、调制、逆变和滤波。
4.一种兼顾三相不平衡治理的直流充电控制***，其特征在于，包括：配网馈线、N个直流充电机、N-1个不平衡负荷和一个中央控制器，每一个充电机和每一个不平衡负荷的两端分别与配网馈线和中央控制器连接，每两个充电机之间设置一个不平衡负荷；所述中央控制器被配置为，
采集每一个不平衡负荷采集点的三相电流Ia、Ib和Ic，并根据Ia、Ib和Ic计算每一个采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2；
根据补偿电流ΔI1、ΔI2生成与每一个采集点对应的充电机的补偿电流指令ILabc；
根据容量计算公式，计算每一个充电机的剩余可控容量；
根据每一个充电机的补偿电流指令ILabc、剩余可控容量和当前的输出电流，以及补偿电流输出规则，生成指令电流；
对所述指令电流输入进行后处理，并输出到配网馈线的公共接入点；
其中，根据所述三相电流Ia、Ib和Ic，计算所述采集点的补偿电流ΔI1、ΔI2，包括：
根据相电流与序电流的关系公式
Figure FDA0004116639580000022
计算三相电流Ia、Ib、Ic的序电流I1、I2、I0，其中，a＝ej120°，j为常数，I1为正序电流，I2为负序电流，I0为零序电流；
计算负序电流I2的不平衡度
Figure FDA0004116639580000023
以及零序电流I0的不平衡度/>
Figure FDA0004116639580000024
计算电流三相不平衡时配网馈线的线路损耗Punba＝3I2(1+β2 2+β0 2)R，其中R为配网馈线三相线路的电阻；
根据线路损耗Punba计算补偿电流ΔI1、ΔI2，
Figure FDA0004116639580000031
其中U1为正序电压，U2为负序电压；
所述容量计算公式为Pccp＝Pe-Pout-k*SOC*Pse
其中，Pccp为充电机输出的剩余可控容量，Pe为充电机的额定容量，Pout为充电机实际输出的功率，k分配比例系数，取0.8；SOC为储能电池当前容量状态，取百分数；Pse储能电池满充功率。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述补偿电流输出规则为：
第一台充电机和第二台充电机补偿第一个不平衡负荷采集点的不平衡电流，第M台直流充电机补偿第M-1个不平衡负荷采集点的不平衡电流，其中，M∈[3，N]；
其中，对于第一个不平衡负荷采集点，计算出不平衡电流ΔI1后，采用以下公式动态分配调节指令：
Figure FDA0004116639580000032
式中，IC1为第一台充电机输出的补偿电流，IC2为第二台充电机输出的补偿电流；k1、k2为两台充电机的分配比例系数。
6.根据权利要求4所述的***，其特征在于，对所述指令电流进行后处理，包括：对所述指令电流进行网电流控制跟踪、调制、逆变和滤波。
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