CN115459316A - 电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法和装置，所述控制方法包括以下步骤：获取第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压；根据第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值；根据第一AC/DC变换器直流端口的电压、电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，以对第一AC/DC变换器中的开关管进行控制；获取第一AC/DC变换器直流端口的电流；根据第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对DC/DC变换器中的开关管进行控制。本发明能够对电动汽车与电网的互动进行合理的控制。

Description

电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法和一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制装置。
背景技术
电动汽车作为一种交通工具，其充电负荷分布随着电动汽车使用而具有时间与空间上的随机性和间歇性。随着电动汽车数量与日俱增，大规模电动汽车的总体充电负荷将达到电网所不能忽视的量级，由此对电网运行产生一定的影响，尤其当电动汽车无序充电时，会造成包括电能质量，网损，电压波动和三相不平衡等电网运行指标变差的问题。但是从另一角度讲，电动汽车一天中有90％的时间处于停驶状态，这使得电动汽车的停车时间比电池充满电所需时间要长，因此电动汽车在接入充电桩时可以被认为是一种可控负荷甚至是分布式储能资源，通过对电动汽车进行恰当的充电控制，不仅可以有效的抑制上文所述的电动汽车对于电网的负面影响，而且能够提高系统运行稳定性和经济性。随着电动汽车充电桩及其对电网通讯技术的不断发展，电动汽车集群的充电控制将成为维护系统运行的重要途径，最终实现网荷实时交互。综上可知，当大规模电动汽车接入电网时，如何制定一套合理的充电控制策略以适应电网运行的需求，实现规模化电动汽车与电网的良性互动是具有重要的理论与实践意义的。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法和装置，能够对电动汽车与电网的互动进行合理的控制，有效抑制电动汽车对电网的负面影响，提高网荷系统运行的稳定性和经济性。
本发明采用的技术方案如下：
一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，所述电动汽车充电设施的基本拓扑结构包括电网、直流充电桩和电池，所述直流充电桩包括由第一AC/DC变换器和DC/DC变换器构成的电力电子变压器，所述DC/DC变换器包括DC/AC变换器、变压器和第二AC/DC变换器，所述控制方法包括以下步骤：获取所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压；根据所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值；根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压、所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，以对所述第一AC/DC变换器中的开关管进行控制；获取所述第一AC/DC变换器直流端口的电流；根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对所述DC/DC变换器中的开关管进行控制。
根据所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值，具体包括：分别对所述第一AC/DC变换器交流端口的频率和直流端口的电压进行标幺化处理后，计算所述第一AC/DC变换器交流端口的频率与直流端口的电压标幺值的差异信号，并将所述差异信号经PI调节得到所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值；计算所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值与有功功率反馈值之差，并将所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值与有功功率反馈值之差经PI调节得到所述电力电子变压器的有功电流控制指令值；根据所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值与所述第一AC/DC变换器交流端口的电压计算所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值；计算所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值与无功功率反馈值之差，并将所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值与无功功率反馈值之差经PI调节得到所述电力电子变压器的无功电流控制指令值。
根据以下公式计算所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值：
Figure BDA0003804451330000031
其中，n为下垂控制的负下垂系数，Va和Va *分别为所述第一AC/DC变换器交流端口的电压及其参考值，
Figure BDA0003804451330000032
和
Figure BDA0003804451330000033
分别为所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值和无功功率参考值。
根据以下公式对所述第一AC/DC变换器交流端口的频率和直流端口的电压进行标幺化处理：
Figure BDA0003804451330000034
Figure BDA0003804451330000035
其中，f表示所述第一AC/DC变换器交流端口的频率，V表示所述第一AC/DC变换器直流端口的电压，下标pu表示相应量的标幺值，下标max和min分别表示相应量的最大值和最小值，k1和k2分别为所述第一AC/DC变换器交流端口和直流端口下垂控制的下垂曲线平移量。
根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压、所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，具体包括：计算所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差，并将所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差经PI调节得到所述第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值；计算所述第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值与所述电力电子变压器的有功电流控制指令值的和值，并将所述和值与所述第一AC/DC变换器的有功电流反馈值作差，得到第一差值；将所述电力电子变压器的无功电流控制指令值作为所述第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值，并将所述第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值与所述第一AC/DC变换器的无功电流反馈值作差，得到第二差值；将所述第一AC/DC变换器的有功电压反馈值、无功电流反馈值的感抗电压、所述第一差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值；将所述第一AC/DC变换器的无功电压反馈值、有功电流反馈值的感抗电压、所述第二差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到所述第一AC/DC变换器的无功电压控制指令值。
将所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值进行克拉克变换，再经SVPWM调制后得到所述第一AC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对所述DC/DC变换器中的开关管进行控制，具体包括：计算所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差，并将所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差经PI调节得到所述第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值；计算所述第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值与电流之差，并将所述第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值与电流之差进行PI调节，以及将调节后的信号经SPWM调制后得到所述DC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制装置，所述电动汽车充电设施的基本拓扑结构包括电网、直流充电桩和电池，所述直流充电桩包括由第一AC/DC变换器和DC/DC变换器构成的电力电子变压器，所述DC/DC变换器包括DC/AC变换器、变压器和第二AC/DC变换器，所述控制装置包括：第一获取模块，用于获取所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压；第一计算模块，用于根据所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值；第一控制模块，用于根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压、所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，以对所述第一AC/DC变换器中的开关管进行控制；第二获取模块，用于获取所述第一AC/DC变换器直流端口的电流；第二控制模块，用于根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对所述DC/DC变换器中的开关管进行控制。
本发明的有益效果：
本发明通过根据直流充电桩中电力电子变压器端口信号的参数，对电力电子变压器中的开关管进行控制，由此，能够对电动汽车与电网的互动进行合理的控制，有效抑制电动汽车对电网的负面影响，提高网荷系统运行的稳定性和经济性。
附图说明
图1为本发明一个实施例的电动汽车充电设施的基本拓扑结构示意图；
图2为本发明一个实施例的电力电子变压器的端口示意图；
图3为本发明实施例的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法的流程图；
图4为本发明一个实施例的电力电子变压器的电流控制指令计算框图；
图5为本发明一个实施例的第一AC/DC变换器的电压控制指令计算框图；
图6为本发明一个实施例的DC/DC变换器的控制信号计算框图；
图7为本发明实施例的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制装置的方框示意图。
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。
如图1所示，本发明实施例的电动汽车充电设施的基本拓扑结构包括电网、直流充电桩和电池，直流充电桩包括由第一AC/DC变换器和DC/DC变换器构成的电力电子变压器(PET)，DC/DC变换器包括DC/AC变换器、变压器和第二AC/DC变换器。如图2所示，根据电力电子变压器的上述结构特性，电力电子变压器可具有高压交流端口、高压直流端口、低压交流端口和低压直流端口，以充电时变压器实现降压功能为例，则第一AC/DC变换器和DC/AC变换器的交流端口为高压交流端口，第一AC/DC变换器和DC/AC变换器的直流端口为高压直流端口，第二AC/DC变换器的交流端口为低压交流端口，第二AC/DC变换器的直流端口为低压直流端口。
如图3所示，本发明实施例的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法包括以下步骤：
S1，获取第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压。
第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压即为直流充电桩的交流母线的频率、电压，第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压可通过检测获取。
S2，根据第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值。
在本发明的一个实施例中，电力电子变压器作为功率传输器件，对其可采用f-P、V-Q下垂控制。在电力电子变压器中，由于电压等级和特征信号的差异，各端口运行状态很难统一，故可对各端口特征信号进行标幺化，用以表征交直流配电网的负荷率，进而协调端口间能量的流动，统一各端口的运行状态。
因此，参照图4，首先可分别对第一AC/DC变换器交流端口的频率f和直流端口的电压V进行标幺化处理，再计算第一AC/DC变换器交流端口的频率f与直流端口的电压V标幺值的差异信号epu，并将差异信号epu经PI调节得到第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000071
然后，计算第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000072
与有功功率反馈值Pa之差，并将第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000073
与有功功率反馈值Pa之差经PI调节得到电力电子变压器的有功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000074
进而，可根据第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000075
与第一AC/DC变换器交流端口的电压Va计算第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值
Figure BDA0003804451330000076
最后，计算第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值
Figure BDA0003804451330000077
与无功功率反馈值Qa之差，并将第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值
Figure BDA0003804451330000078
与无功功率反馈值Qa之差经PI调节得到电力电子变压器的无功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000079
其中，第一AC/DC变换器交流端口的有功功率和无功功率，是指第一AC/DC变换器交直流端口间需要变换的有功功率和无功功率。第一AC/DC变换器交流端口的有功功率反馈值Pa和无功功率反馈值Qa可通过检测得到。电力电子变压器的有功电流控制指令值
Figure BDA00038044513300000710
和无功电流控制指令值
Figure BDA00038044513300000711
是给定的有功电流值和无功电流值以控制电力电子变压器的有功输入电流和无功输入电流。
在本发明的一个实施例中，可根据式(1)计算第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值：
Figure BDA0003804451330000081
其中，n为下垂控制的负下垂系数，Va和Va *分别为第一AC/DC变换器交流端口的电压及其参考值，Va *可根据实际需求进行设定，
Figure BDA0003804451330000082
和
Figure BDA0003804451330000083
分别为第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值和无功功率参考值。
在本发明的一个实施例中，可根据式(2)和式(3)对第一AC/DC变换器交流端口的频率和直流端口的电压进行标幺化处理：
Figure BDA0003804451330000084
Figure BDA0003804451330000085
其中，f表示第一AC/DC变换器交流端口的频率，V表示第一AC/DC变换器直流端口的电压，下标pu表示相应量的标幺值，下标max和min分别表示相应量的最大值和最小值，k1和k2分别为第一AC/DC变换器交流端口和直流端口下垂控制的下垂曲线平移量。
S3，根据第一AC/DC变换器直流端口的电压、电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，以对第一AC/DC变换器中的开关管进行控制。
具体地，参照图5，首先可计算第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差，并将第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差经PI调节得到第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值id *，以及计算第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值id *与电力电子变压器的有功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000091
的和值，并将和值与第一AC/DC变换器的有功电流反馈值id作差，得到第一差值。
同时，将电力电子变压器的无功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000092
作为第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值iq *，并将第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值iq *与第一AC/DC变换器的无功电流反馈值iq作差，得到第二差值。
然后将第一AC/DC变换器的有功电压反馈值ed、无功电流反馈值的感抗电压、第一差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd，并将第一AC/DC变换器的无功电压反馈值eq、有功电流反馈值的感抗电压、第二差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到第一AC/DC变换器的无功电压控制指令值Vq。
其中，第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref可根据实际需求进行设定。第一AC/DC变换器的有功电压反馈值ed和无功电压反馈值eq可通过检测得到。第一AC/DC变换器的有功电流反馈值id和无功电流反馈值iq可分别根据第一AC/DC变换器的有功电压反馈值和无功电压反馈值计算得到。第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd和无功电压控制指令值Vq是给定的有功电压值和无功电压值以控制第一AC/DC变换器的有功输入电压和无功输入电压。
在得到第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd和无功电压控制指令值Vq后，可将第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd和无功电压控制指令值Vq进行克拉克变换，得到Vα、Vβ，再经SVPWM调制后得到第一AC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
S4，获取第一AC/DC变换器直流端口的电流。
第一AC/DC变换器直流端口的电流I可通过检测得到。
S5，根据第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对DC/DC变换器中的开关管进行控制。
具体地，参照图6，可计算第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差，并将第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差经PI调节得到第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值Iref，然后计算第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值Iref与电流I之差，并将第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值Iref与电流I之差进行PI调节，以及将调节后的信号经SPWM调制后得到DC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
根据本发明实施例的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，通过根据直流充电桩中电力电子变压器端口信号的参数，对电力电子变压器中的开关管进行控制，由此，能够对电动汽车与电网的互动进行合理的控制，有效抑制电动汽车对电网的负面影响，提高网荷系统运行的稳定性和经济性。
对应上述实施例的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，本发明还提出一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制装置。
如图7所示，本发明实施例的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制装置，包括第一获取模块10、第一计算模块20、第一控制模块30、第二获取模块40和第二控制模块50。其中，第一获取模块10用于获取第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压；第一计算模块20用于根据第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值；第一控制模块30用于根据第一AC/DC变换器直流端口的电压、电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，以对第一AC/DC变换器中的开关管进行控制；第二获取模块40用于获取第一AC/DC变换器直流端口的电流；第二控制模块50用于根据第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对DC/DC变换器中的开关管进行控制。
第一获取模块10可通过检测获取第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压。
在本发明的一个实施例中，电力电子变压器作为功率传输器件，对其可采用f-P、V-Q下垂控制。在电力电子变压器中，由于电压等级和特征信号的差异，各端口运行状态很难统一，故可对各端口特征信号进行标幺化，用以表征交直流配电网的负荷率，进而协调端口间能量的流动，统一各端口的运行状态。
因此，参照图4，第一计算模块20首先可分别对第一AC/DC变换器交流端口的频率f和直流端口的电压V进行标幺化处理，再计算第一AC/DC变换器交流端口的频率f与直流端口的电压V标幺值的差异信号epu，并将差异信号epu经PI调节得到第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000111
然后，第一计算模块20计算第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000112
与有功功率反馈值Pa之差，并将第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000113
与有功功率反馈值Pa之差经PI调节得到电力电子变压器的有功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000114
进而，第一计算模块20可根据第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值
Figure BDA0003804451330000115
与第一AC/DC变换器交流端口的电压Va计算第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值
Figure BDA0003804451330000121
最后，第一计算模块20计算第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值
Figure BDA0003804451330000122
与无功功率反馈值Qa之差，并将第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值
Figure BDA0003804451330000123
与无功功率反馈值Qa之差经PI调节得到电力电子变压器的无功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000124
其中，第一AC/DC变换器交流端口的有功功率和无功功率，是指第一AC/DC变换器交直流端口间需要变换的有功功率和无功功率。第一AC/DC变换器交流端口的有功功率反馈值Pa和无功功率反馈值Qa可通过检测得到。电力电子变压器的有功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000125
和无功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000126
是给定的有功电流值和无功电流值以控制电力电子变压器的有功输入电流和无功输入电流。
在本发明的一个实施例中，第一计算模块20可根据式(1)计算第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值：
Figure BDA0003804451330000127
其中，n为下垂控制的负下垂系数，Va和Va *分别为第一AC/DC变换器交流端口的电压及其参考值，Va *可根据实际需求进行设定，
Figure BDA0003804451330000128
和
Figure BDA0003804451330000129
分别为第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值和无功功率参考值。
在本发明的一个实施例中，第一计算模块20可根据式(2)和式(3)对第一AC/DC变换器交流端口的频率和直流端口的电压进行标幺化处理：
Figure BDA00038044513300001210
Figure BDA0003804451330000131
其中，f表示第一AC/DC变换器交流端口的频率，V表示第一AC/DC变换器直流端口的电压，下标pu表示相应量的标幺值，下标max和min分别表示相应量的最大值和最小值，k1和k2分别为第一AC/DC变换器交流端口和直流端口下垂控制的下垂曲线平移量。
参照图5，第一控制模块30首先可计算第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差，并将第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差经PI调节得到第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值id *，以及计算第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值id *与电力电子变压器的有功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000132
的和值，并将和值与第一AC/DC变换器的有功电流反馈值id作差，得到第一差值。
同时，第一控制模块30将电力电子变压器的无功电流控制指令值
Figure BDA0003804451330000133
作为第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值iq *，并将第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值iq *与第一AC/DC变换器的无功电流反馈值iq作差，得到第二差值。
然后第一控制模块30将第一AC/DC变换器的有功电压反馈值ed、无功电流反馈值的感抗电压、第一差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd，并将第一AC/DC变换器的无功电压反馈值eq、有功电流反馈值的感抗电压、第二差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到第一AC/DC变换器的无功电压控制指令值Vq。
其中，第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref可根据实际需求进行设定。第一AC/DC变换器的有功电压反馈值ed和无功电压反馈值eq可通过检测得到。第一AC/DC变换器的有功电流反馈值id和无功电流反馈值iq可分别根据第一AC/DC变换器的有功电压反馈值和无功电压反馈值计算得到。第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd和无功电压控制指令值Vq是给定的有功电压值和无功电压值以控制第一AC/DC变换器的有功输入电压和无功输入电压。
在得到第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd和无功电压控制指令值Vq后，第一控制模块30可将第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值Vd和无功电压控制指令值Vq进行克拉克变换，得到Vα、Vβ，再经SVPWM调制后得到第一AC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
第二获取模块40可通过检测得到第一AC/DC变换器直流端口的电流I。
参照图6，第二控制模块50可计算第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差，并将第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值Vref与电压V之差经PI调节得到第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值Iref，然后计算第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值Iref与电流I之差，并将第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值Iref与电流I之差进行PI调节，以及将调节后的信号经SPWM调制后得到DC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
根据本发明实施例的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制装置，通过根据直流充电桩中电力电子变压器端口信号的参数，对电力电子变压器中的开关管进行控制，由此，能够对电动汽车与电网的互动进行合理的控制，有效抑制电动汽车对电网的负面影响，提高网荷系统运行的稳定性和经济性。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，其特征在于，所述电动汽车充电设施的基本拓扑结构包括电网、直流充电桩和电池，所述直流充电桩包括由第一AC/DC变换器和DC/DC变换器构成的电力电子变压器，所述DC/DC变换器包括DC/AC变换器、变压器和第二AC/DC变换器，所述控制方法包括以下步骤：
获取所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压；
根据所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值；
根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压、所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，以对所述第一AC/DC变换器中的开关管进行控制；
获取所述第一AC/DC变换器直流端口的电流；
根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对所述DC/DC变换器中的开关管进行控制。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，其特征在于，根据所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值，具体包括：
分别对所述第一AC/DC变换器交流端口的频率和直流端口的电压进行标幺化处理后，计算所述第一AC/DC变换器交流端口的频率与直流端口的电压标幺值的差异信号，并将所述差异信号经PI调节得到所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值；
计算所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值与有功功率反馈值之差，并将所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值与有功功率反馈值之差经PI调节得到所述电力电子变压器的有功电流控制指令值；
根据所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值与所述第一AC/DC变换器交流端口的电压计算所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值；
计算所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值与无功功率反馈值之差，并将所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值与无功功率反馈值之差经PI调节得到所述电力电子变压器的无功电流控制指令值。
3.根据权利要求2所述的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述第一AC/DC变换器交流端口的无功功率参考值：
Figure FDA0003804451320000021
其中，n为下垂控制的负下垂系数，Va和Va*分别为所述第一AC/DC变换器交流端口的电压及其参考值，
Figure FDA0003804451320000022
和
Figure FDA0003804451320000023
分别为所述第一AC/DC变换器交流端口的有功功率参考值和无功功率参考值。
4.根据权利要求3所述的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，其特征在于，根据以下公式对所述第一AC/DC变换器交流端口的频率和直流端口的电压进行标幺化处理：
Figure FDA0003804451320000024
Figure FDA0003804451320000025
其中，f表示所述第一AC/DC变换器交流端口的频率，V表示所述第一AC/DC变换器直流端口的电压，下标pu表示相应量的标幺值，下标max和min分别表示相应量的最大值和最小值，k1和k2分别为所述第一AC/DC变换器交流端口和直流端口下垂控制的下垂曲线平移量。
5.根据权利要求4所述的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，其特征在于，根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压、所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，具体包括：
计算所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差，并将所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差经PI调节得到所述第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值；
计算所述第一AC/DC变换器的有功电流控制指令值与所述电力电子变压器的有功电流控制指令值的和值，并将所述和值与所述第一AC/DC变换器的有功电流反馈值作差，得到第一差值；
将所述电力电子变压器的无功电流控制指令值作为所述第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值，并将所述第一AC/DC变换器的无功电流控制指令值与所述第一AC/DC变换器的无功电流反馈值作差，得到第二差值；
将所述第一AC/DC变换器的有功电压反馈值、无功电流反馈值的感抗电压、所述第一差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值；
将所述第一AC/DC变换器的无功电压反馈值、有功电流反馈值的感抗电压、所述第二差值经PI调节得到的信号进行加法器的运算，得到所述第一AC/DC变换器的无功电压控制指令值。
6.根据权利要求5所述的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，其特征在于，将所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值进行克拉克变换，再经SVPWM调制后得到所述第一AC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制方法，其特征在于，根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对所述DC/DC变换器中的开关管进行控制，具体包括：
计算所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差，并将所述第一AC/DC变换器直流端口的电压参考值与电压之差经PI调节得到所述第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值；
计算所述第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值与电流之差，并将所述第一AC/DC变换器直流端口的电流参考值与电流之差进行PI调节，以及将调节后的信号经SPWM调制后得到所述DC/DC变换器中开关管的PWM控制信号。
8.一种电动汽车充电设施参与网荷实时互动的控制装置，其特征在于，所述电动汽车充电设施的基本拓扑结构包括电网、直流充电桩和电池，所述直流充电桩包括由第一AC/DC变换器和DC/DC变换器构成的电力电子变压器，所述DC/DC变换器包括DC/AC变换器、变压器和第二AC/DC变换器，所述控制装置包括：
第一获取模块，用于获取所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压；
第一计算模块，用于根据所述第一AC/DC变换器交流端口的频率、电压和直流端口的电压和计算所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值；
第一控制模块，用于根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压、所述电力电子变压器的有功电流控制指令值和无功电流控制指令值计算所述第一AC/DC变换器的有功电压控制指令值和无功电压控制指令值，以对所述第一AC/DC变换器中的开关管进行控制；
第二获取模块，用于获取所述第一AC/DC变换器直流端口的电流；
第二控制模块，用于根据所述第一AC/DC变换器直流端口的电压和电流对所述DC/DC变换器中的开关管进行控制。
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