CN114447961B - 一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三相不平衡治理和电动汽车充电控制技术领域，尤其为一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法和系统，其控制系统包括电压电流采集模块、充电桩协调控制模块、通信模块、电动汽车充电控制模块、单相交流桩和三相直流桩，其特征在于：所述电压电流采集模块安装于配变低压母线侧，包含电压互感器和电流互感器，用于实时采集电压和电流，为充电桩协调控制模块提供配变低压母线采集数据；通过系统各个模块的相互配合以及与充电控制策略的协同控制，方法和系统可在保证电动汽车充电速度优于预期的情况下，实现对配电变压器(以下简称“配变”)三相不平衡的治理。

Description

一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法 和系统

技术领域

本发明涉及三相不平衡治理和电动汽车充电控制技术领域，具体为一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法和系统。

背景技术

充电桩包括单相交流桩和三相直流桩。充电桩的建设步伐加快，主要是为了满足电动汽车车主充电需求，尤其是居民小区，多地政府已要求新建小区停车场车位1：1配建充电桩，因此充电桩建设迎来高峰期，然而，由于大量单相交流桩接入电网，伴随着用户充电的随机性，充电过程中极易造成电网三相不平衡平衡；此外，用户本身在用电的过程中也存在时间和空间上的无序性，会进一步加剧配变首端的三相不平衡，对用户用电的质量和电网的安全性将造成较大影响。

传统的三相不平衡治理手段主要有相序调整、接补偿装置补偿，但这些方法需要采用人工或额外增加设备，增大了治理成本与难度，因此设计一种新型考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法和系统以改变上述技术缺陷，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法和系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法，包括以下步骤:

S1，对配变β相下连接的单相交流桩和三相直流桩的β相按与配变的电气距离由近及远分别从1～n_β编号，将同一个三相直流桩k的相序β和对应的编号i形成编码对(k,β,i)置入数组Mk，k＝1～m，设置计数变量为j＝0，其中β∈{A,B,C}，m表示三相直流桩个数，Mk表示第k个三相直流桩，Mk中的编码对(k,β,i)表示第k个三相直流桩在β相的编号为i；

S2，以时间间隔t采集所有单相交流桩和三相直流桩配置数据、与单相交流桩和三相直流桩连接的电动汽车充电数据、配变低压母线的三相有功功率，令j＝j+1；

其中，采集β相下单相交流桩i的配置数据，包括最大允许充电功率实际充电功率充电裕量采集与β相单相交流桩i连接的电动汽车充电数据，包括充电容量充电时长充电状态其中，表示用户暂停充电，表示用户正在充电；采集三相直流桩k的配置数据和所连接的电动汽车充电数据，包括最大允许充电功率实际充电功率充电裕量充电容量充电时长充电状态其中(k,β,i)∈M_k；采集配变低压母线三相有功功率，包括β相低压母线有功功率P_βt；

S3，计算各电动汽车接入的单相交流桩和三相直流桩的平均充电功率，并根据各充电桩自身的配置信息对各相单相交流桩和三相直流桩各相的平均充电功率做适配处理；

其中，与β相单相交流桩i连接的电动汽车平均充电功率、三相直流桩k编码对为(k,β,i)对应的β相的平均充电功率为

S4，判断各电动汽车是否已充满电或用户停止充电，若是则向电动汽车下发暂停充电信号，并将该单相交流桩或三相直流桩的充电裕量清零，否则转到下一步；

S5，计算带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ，检查是否满足范围[0,ξ₀]，若满足则各单相交流桩和三相直流桩的各个相均以最大充电功率对电动汽车进行充电，否则转到下一步；

其中，带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ计算方式如下：

S6，计算连接电动汽车的单相交流桩和三相直流桩的各个相带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率，按由大到小将相位依次标记为D、E、F；

其中，

S7，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤S3设定的平均充电功率给电动汽车充电，E相单相交流桩与三相直流桩E相、F相单相交流桩与三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，并分别按和调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S8，当调整E相单相交流桩和三相直流桩E相的充电功率，使配变低压母线E相的有功功率调至与F相相当时，判断E相是否有足够的充电裕量，若无则进行下一步，否则转到步骤S10；

S9，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相单相交流桩和三相直流桩E相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤S3设定的平均充电功率给电动汽车充电，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在下，E相单相交流桩和三相直流桩E相以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S10，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与F相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若有则F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在和下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S11，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在RD和RE下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2；

其中，RD和RE的计算为：

作为本发明优选的方案，所述S4中判断各电动汽车已充满电的判据为：

反之，表示未充满；

若L＝{(β,i),…}表示已经充满电或用户停止充电的电动汽车集合，元素(β,i)表示与β相下充电桩i连接的电动汽车，当电动汽车充满电或用户停止充电时，将相序β与编号i存入集合L，因此单相交流桩和三相直流桩β相的充电裕量清零表示为：

作为本发明优选的方案，所述S7、S8、S9和S10中是否有足够的充电裕量判断方法如下：

记β,γ∈{D,E,F}，当调整β相单相交流桩和三相直流桩β相的充电功率，使配变低压母线β相的有功功率调至与γ相相当时，判断β相有足够的充电裕量的方法为：

或

反之，若两者均不满足则认为β相没有足够的充电裕量；

对于S9中当调整β相单相交流桩和三相直流桩β相的充电功率，使配变低压母线β相的有功功率调至与γ相单相交流桩和三相直流桩γ相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，判断β相有足够的充电裕量的方法为：

或

反之，若两者均不满足则认为β相没有足够的充电裕量。

作为本发明优选的方案，所述S7、S9、S10和S11中为各相单相交流桩和三相直流桩各相设定充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量方法如下：记β∈{D,E,F}，β相单相交流桩和三相直流桩β相要以S3中设定的平均充电功率给电动汽车充电的方法为：

β相单相交流桩和三相直流桩β相要以最大充电功率给电动汽车充电的方法为，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量的方法为：

在R_β下，β相单相交流桩和三相直流桩β相要以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量的方法为：

一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制系统，包括电压电流采集模块、充电桩协调控制模块、通信模块、电动汽车充电控制模块、单相交流桩和三相直流桩；

所述电压电流采集模块安装于配变低压母线侧，包含电压互感器和电流互感器，用于实时采集电压和电流，为充电桩协调控制模块提供配变低压母线采集数据；

所述充电桩协调控制模块根据电压电流采集模块采集的数据和通信模块上送的充电桩数据，计算有功功率不平衡度，根据内置的充电控制策略，获得各个相单相交流桩和三相直流桩各个相的实时充电功率；

所述电动汽车充电控制模块可获取已接入电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，根据充电桩协调控制模块下发的实时充电数据形成控制指令，对单相交流桩和三相直流桩进行控制；

所述通信模块用于充电桩协调控制模块与电动汽车充电控制模块的通信，电动汽车充电控制模块通过该通信模块传输电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，充电桩协调控制模块通过该通信模块传输单相交流桩和三相直流桩的实时充电功率；

所述单相交流桩和三相直流桩根据电动汽车充电模块的指令对电动汽车进行充电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制系统的设计，通过系统各个模块的相互配合以及与充电控制策略的协同控制，方法和系统可在保证电动汽车充电速度优于预期的情况下，实现对配电变压器(以下简称“配变”)三相不平衡的治理。

2、本发明中，通过考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法的设计，本发明适用于传统配电台区或专用的充电站，不仅可提高用户的充电速度，还能够有效调节配变的三相平衡程度，提高用户充电体验和配电网电能质量。

附图说明

图1为本发明考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法的流程步骤图；

图2为本发明考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

为了便于理解本发明，下面将参照相关对本发明进行更全面的描述,给出了本发明的若干实施例,但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例,相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件,当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同,本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明,本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法，包括以下步骤:

S1，对配变β相下连接的单相交流桩和三相直流桩的β相按与配变的电气距离由近及远分别从1～n_β编号，将同一个三相直流桩k的相序β和对应的编号i形成编码对(k,β,i)置入数组Mk，k＝1～m，设置计数变量为j＝0，其中β∈{A,B,C}，m表示三相直流桩个数，Mk表示第k个三相直流桩，Mk中的编码对(k,β,i)表示第k个三相直流桩在β相的编号为i；

S2，以时间间隔t采集所有单相交流桩和三相直流桩配置数据、与单相交流桩和三相直流桩连接的电动汽车充电数据、配变低压母线的三相有功功率，令j＝j+1；

其中，采集β相下单相交流桩i的配置数据，包括最大允许充电功率实际充电功率充电裕量采集与β相单相交流桩i连接的电动汽车充电数据，包括充电容量充电时长充电状态其中，表示用户暂停充电，表示用户正在充电；采集三相直流桩k的配置数据和所连接的电动汽车充电数据，包括最大允许充电功率实际充电功率充电裕量充电容量充电时长充电状态其中(k,β,i)∈M_k；采集配变低压母线三相有功功率，包括β相低压母线有功功率P_βt；

S3，计算各电动汽车接入的单相交流桩和三相直流桩的平均充电功率，并根据各充电桩自身的配置信息对各相单相交流桩和三相直流桩各相的平均充电功率做适配处理；

其中，与β相单相交流桩i连接的电动汽车平均充电功率、三相直流桩k编码对为(k,β,i)对应的β相的平均充电功率为

S4，判断各电动汽车是否已充满电或用户停止充电，若是则向电动汽车下发暂停充电信号，并将该单相交流桩或三相直流桩的充电裕量清零，否则转到下一步；

S5，计算带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ，检查是否满足范围[0,ξ₀]，若满足则各单相交流桩和三相直流桩的各个相均以最大充电功率对电动汽车进行充电，否则转到下一步；

其中，带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ计算方式如下：

S6，计算连接电动汽车的单相交流桩和三相直流桩的各个相带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率，按由大到小将相位依次标记为D、E、F；

其中，

S7，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤S3设定的平均充电功率给电动汽车充电，E相单相交流桩与三相直流桩E相、F相单相交流桩与三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，并分别按和调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S8，当调整E相单相交流桩和三相直流桩E相的充电功率，使配变低压母线E相的有功功率调至与F相相当时，判断E相是否有足够的充电裕量，若无则进行下一步，否则转到步骤S10；

S9，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相单相交流桩和三相直流桩E相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤S3设定的平均充电功率给电动汽车充电，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在下，E相单相交流桩和三相直流桩E相以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S10，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与F相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若有则F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在和下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S11，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在RD和RE下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2；

其中，RD和RE的计算为：

进一步的，S4中判断各电动汽车已充满电的判据为：

反之，表示未充满；

若L＝{(β,i),…}表示已经充满电或用户停止充电的电动汽车集合，元素(β,i)表示与β相下充电桩i连接的电动汽车，当电动汽车充满电或用户停止充电时，将相序β与编号i存入集合L，因此单相交流桩和三相直流桩β相的充电裕量清零表示为：

进一步的，S7、S8、S9和S10中是否有足够的充电裕量判断方法如下：

记β,γ∈{D,E,F}，当调整β相单相交流桩和三相直流桩β相的充电功率，使配变低压母线β相的有功功率调至与γ相相当时，判断β相有足够的充电裕量的方法为：

或

反之，若两者均不满足则认为β相没有足够的充电裕量；

对于S9中当调整β相单相交流桩和三相直流桩β相的充电功率，使配变低压母线β相的有功功率调至与γ相单相交流桩和三相直流桩γ相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，判断β相有足够的充电裕量的方法为：

或

反之，若两者均不满足则认为β相没有足够的充电裕量。

进一步的，S7、S9、S10和S11中为各相单相交流桩和三相直流桩各相设定充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量方法如下：

记β∈{D,E,F}，β相单相交流桩和三相直流桩β相要以S3中设定的平均充电功率给电动汽车充电的方法为：

β相单相交流桩和三相直流桩β相要以最大充电功率给电动汽车充电的方法为，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量的方法为：

在R_β下，β相单相交流桩和三相直流桩β相要以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量的方法为：

一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制系统，包括电压电流采集模块、充电桩协调控制模块、通信模块、电动汽车充电控制模块、单相交流桩和三相直流桩；

电压电流采集模块安装于配变低压母线侧，包含电压互感器和电流互感器，用于实时采集电压和电流，为充电桩协调控制模块提供配变低压母线采集数据；

充电桩协调控制模块根据电压电流采集模块采集的数据和通信模块上送的充电桩数据，计算有功功率不平衡度，根据内置的充电控制策略，获得各个相单相交流桩和三相直流桩各个相的实时充电功率；

电动汽车充电控制模块可获取已接入电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，根据充电桩协调控制模块下发的实时充电数据形成控制指令，对单相交流桩和三相直流桩进行控制；

通信模块用于充电桩协调控制模块与电动汽车充电控制模块的通信，电动汽车充电控制模块通过该通信模块传输电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，充电桩协调控制模块通过该通信模块传输单相交流桩和三相直流桩的实时充电功率；

单相交流桩和三相直流桩根据电动汽车充电模块的指令对电动汽车进行充电。

具体实施案例：

请参考图2，

一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制系统，包括电压电流采集模块、充电桩协调控制模块、通信模块、电动汽车充电控制模块、单相交流桩、三相直流桩；

电压电流采集模块安装于配变低压母线侧，包含电压互感器和电流互感器，用于实时采集电压和电流，为充电桩协调控制模块提供配变低压母线采集数据；

充电桩协调控制模块根据电压电流采集模块采集的数据和通信模块上送的充电桩数据，计算有功功率不平衡度，根据内置的充电控制策略，获得各个相单相交流桩和三相直流桩各个相的实时充电功率；

电动汽车充电控制模块可获取已接入电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，根据充电桩协调控制模块下发的实时充电数据形成控制指令，对单相交流桩和三相直流桩进行控制；

通信模块用于充电桩协调控制模块与电动汽车充电控制模块的通信，电动汽车充电控制模块通过该通信模块传输电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，充电桩协调控制模块通过该通信模块传输单相交流桩和三相直流桩的实时充电功率；

单相交流桩和三相直流桩根据电动汽车充电模块的指令对电动汽车进行充电。

请参阅图1，

考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法具体步骤如下：

步骤一：对配变β相下连接的单相交流桩和三相直流桩的β相按与配变的电气距离由近及远分别从1～n_β编号，将同一个三相直流桩k的相序β和对应的编号i形成编码对(k,β,i)置入数组Mk，k＝1～m，设置计数变量为j＝0，其中β∈{A,B,C}，m表示三相直流桩个数，Mk表示第k个三相直流桩，Mk中的编码对(k,β,i)表示第k个三相直流桩在β相的编号为i；

具体的，实施例台区中A相有1个单相交流桩，B相有3个单相交流桩，C相有5个单相交流桩，无三相直流桩，分相分别对单相交流桩进行编号。

步骤二：以时间间隔t采集所有单相交流桩和三相直流桩配置数据、与单相交流桩和三相直流桩连接的电动汽车充电数据、配变低压母线的三相有功功率，令j＝j+1；

具体的，以一个时间间隔t＝1s为例，采集β相下单相交流桩i的配置数据以及与单相交流桩连接的电动汽车充电数据如表1；

表1

采集配变低压母线三相有功功率如表2；

表2

步骤三：计算各电动汽车接入的单相交流桩和三相直流桩的平均充电功率，并根据各充电桩自身的配置信息对各相单相交流桩和三相直流桩各相的平均充电功率做适配处理；

具体的，根据采集的数据计算电动汽车接入的单相交流桩的平均充电功率如表3；

表3

步骤四：判断各电动汽车是否已充满电或用户停止充电，若是则向电动汽车下发暂停充电信号，并将该单相交流桩或三相直流桩的充电裕量清零，否则转到下一步；

具体的，各单相交流桩均为初始充电状态，实际充电功率均为0，因此在j＝1情况下，各电动汽车均未充满或者暂停充电，

步骤五：计算带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ，检查是否满足范围[0,ξ₀]，若满足则各单相交流桩和三相直流桩的各个相均以最大充电功率对电动汽车进行充电，否则转到下一步；

具体的，设置阈值ξ₀为0.15，计算带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ为0.225，因此不符合阈值范围，转到下一步。

步骤六：计算连接电动汽车的单相交流桩和三相直流桩的各个相带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率，按由大到小将相位依次标记为D、E、F；

具体的，根据带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率A＝68kW、B＝62kW，C＝80kW，最大相为C相，A相次之，最小相为B相，因此下面流程的D、E、F分别表示C、A、B；

步骤七：当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤三设定的平均充电功率给电动汽车充电，E相单相交流桩与三相直流桩E相、F相单相交流桩与三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，并分别按和调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤二，否则转到下一步；

具体的，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相相当时，D相有足够的充电裕量，转到下一步。

步骤八：当调整E相单相交流桩和三相直流桩E相的充电功率，使配变低压母线E相的有功功率调至与F相相当时，判断E相是否有足够的充电裕量，若无则进行下一步，否则转到步骤十；

具体的，当调整E相单相交流桩和三相直流桩E相的充电功率，使配变低压母线E相的有功功率调至与F相相当时，E相没有足够的充电裕量，转到下一步。

步骤九：当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相单相交流桩和三相直流桩E相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤三设定的平均充电功率给电动汽车充电，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在下，E相单相交流桩和三相直流桩E相以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤二，否则转到下一步；

具体的，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相单相交流桩和三相直流桩E相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，D相有足够的充电裕量，转到下一步。

步骤十：当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与F相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若有则F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在和下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤二，否则转到下一步；

具体的，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与F相相当时，D相没有足够的充电裕量，转到下一步。

步骤十一：F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在RD和RE下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤二；

具体的，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在RD＝2和RE＝0下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电；此时配变三相不平衡度为0.06，较原先不平衡度0.225有明显下降，效果显著；具体的实际充电功率和充电裕量如表4，其中D、E、F分别用实际C、A、B相序表示；

表4

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1，对配变β相下连接的单相交流桩和三相直流桩的β相按与配变的电气距离由近及远分别从1～n_β编号，将同一个三相直流桩k的相序β和对应的编号i形成编码对(k,β,i)置入数组Mk，k＝1～m，设置计数变量为j＝0，其中β∈{A,B,C}，m表示三相直流桩个数，Mk表示第k个三相直流桩，Mk中的编码对(k,β,i)表示第k个三相直流桩在β相的编号为i；

S2，以时间间隔t采集所有单相交流桩和三相直流桩配置数据、与单相交流桩和三相直流桩连接的电动汽车充电数据、配变低压母线的三相有功功率，令j＝j+1；

其中，采集β相下单相交流桩i的配置数据，包括最大允许充电功率实际充电功率充电裕量采集与β相单相交流桩i连接的电动汽车充电数据，包括充电容量充电时长充电状态其中，表示用户暂停充电，表示用户正在充电；采集三相直流桩k的配置数据和所连接的电动汽车充电数据，包括最大允许充电功率实际充电功率充电裕量充电容量充电时长充电状态其中(k,β,i)∈M_k；采集配变低压母线三相有功功率，包括β相低压母线有功功率P_βt；

S3，计算各电动汽车接入的单相交流桩和三相直流桩的平均充电功率，并根据各充电桩自身的配置信息对各相单相交流桩和三相直流桩各相的平均充电功率做适配处理；

其中，与β相单相交流桩i连接的电动汽车平均充电功率、三相直流桩k编码对为(k,β,i)对应的β相的平均充电功率为

S4，判断各电动汽车是否已充满电或用户停止充电，若是则向电动汽车下发暂停充电信号，并将该单相交流桩或三相直流桩的充电裕量清零，否则转到下一步；

S5，计算带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ，检查是否满足范围[0,ξ₀]，若满足则各单相交流桩和三相直流桩的各个相均以最大充电功率对电动汽车进行充电，否则转到下一步；

其中，带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率不平衡度ξ计算方式如下：

S6，计算连接电动汽车的单相交流桩和三相直流桩的各个相带最大充电负荷下配变低压母线的有功功率，按由大到小将相位依次标记为D、E、F；

其中，

S7，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤S3设定的平均充电功率给电动汽车充电，E相单相交流桩与三相直流桩E相、F相单相交流桩与三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，并分别按和调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S8，当调整E相单相交流桩和三相直流桩E相的充电功率，使配变低压母线E相的有功功率调至与F相相当时，判断E相是否有足够的充电裕量，若无则进行下一步，否则转到步骤S10；

S9，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与E相单相交流桩和三相直流桩E相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，判断D相是否有足够的充电裕量，若无则D相单相交流桩和三相直流桩D相要以步骤S3设定的平均充电功率给电动汽车充电，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在下，E相单相交流桩和三相直流桩E相以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S10，当调整D相单相交流桩和三相直流桩D相的充电功率，使配变低压母线D相的有功功率调至与F相相当时，判断D相是否有足够的充电裕量，若有则F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在和下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2，否则转到下一步；

S11，F相单相交流桩和三相直流桩F相要以最大充电功率给电动汽车充电，在RD和RE下，D相单相交流桩和三相直流桩D相、E相单相交流桩和三相直流桩E相分别以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量后返回步骤S2；

其中，RD和RE的计算为：

2.根据权利要求1所述的一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法，其特征在于：所述S4中判断各电动汽车已充满电的判据为：

反之，表示未充满；

若L＝{(β,i),…}表示已经充满电或用户停止充电的电动汽车集合，元素(β,i)表示与β相下充电桩i连接的电动汽车，当电动汽车充满电或用户停止充电时，将相序β与编号i存入集合L，因此单相交流桩和三相直流桩β相的充电裕量清零表示为：

3.根据权利要求1所述的一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法，其特征在于：所述S7、S8、S9和S10中是否有足够的充电裕量判断方法如下：

记β,γ∈{D,E,F}，当调整β相单相交流桩和三相直流桩β相的充电功率，使配变低压母线β相的有功功率调至与γ相相当时，判断β相有足够的充电裕量的方法为：

或

反之，若两者均不满足则认为β相没有足够的充电裕量；

对于S9中当调整β相单相交流桩和三相直流桩β相的充电功率，使配变低压母线β相的有功功率调至与γ相单相交流桩和三相直流桩γ相均以平均充电功率为电动汽车充电时的相当，判断β相有足够的充电裕量的方法为：

或

反之，若两者均不满足则认为β相没有足够的充电裕量。

4.根据权利要求1所述的一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法，其特征在于：所述S7、S9、S10和S11中为各相单相交流桩和三相直流桩各相设定充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量方法如下：记β∈{D,E,F}，β相单相交流桩和三相直流桩β相要以S3中设定的平均充电功率给电动汽车充电的方法为：

β相单相交流桩和三相直流桩β相要以最大充电功率给电动汽车充电的方法为，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量的方法为：

在R_β下，β相单相交流桩和三相直流桩β相要以充电模型设定的充电功率给电动汽车充电，并调整对应相单相交流桩和三相直流桩对应相的充电裕量的方法为：

5.一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制系统，适用于权利要求1-4中任一项所述的一种考虑单相交流桩和三相直流桩充电功率分配的控制方法，其特征在于：包括电压电流采集模块、充电桩协调控制模块、通信模块、电动汽车充电控制模块、单相交流桩和三相直流桩，其特征在于：

所述电压电流采集模块安装于配变低压母线侧，包含电压互感器和电流互感器，用于实时采集电压和电流，为充电桩协调控制模块提供配变低压母线采集数据；

所述充电桩协调控制模块根据电压电流采集模块采集的数据和通信模块上送的充电桩数据，计算有功功率不平衡度，根据内置的充电控制策略，获得各个相单相交流桩和三相直流桩各个相的实时充电功率；

所述电动汽车充电控制模块可获取已接入电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，根据充电桩协调控制模块下发的实时充电数据形成控制指令，对单相交流桩和三相直流桩进行控制；

所述通信模块用于充电桩协调控制模块与电动汽车充电控制模块的通信，电动汽车充电控制模块通过该通信模块传输电动汽车的充电数据与单相交流桩、三相直流桩的配置数据，充电桩协调控制模块通过该通信模块传输单相交流桩和三相直流桩的实时充电功率；

所述单相交流桩和三相直流桩根据电动汽车充电模块的指令对电动汽车进行充电。