CN117154766A - 一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法包括，本发明实现充电桩有选择性接入轻载相序，且可以根据接入相序的负载量控制其出力情况实现电网友好型的充电桩充电策略，同时更好的合理分配利用电力资源；通过选相软开关(SOP)以及合理的控制策略实现直流充电桩的接入相序可控，不但不会加剧三相不平衡，反而根据三相不平衡情况调节充电桩接入其轻载相序，间接的增强了配电网对强随机性充电桩用户的承载能力，实现电网友好型充电桩运行，提高终端电能质量。

Description

一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法
技术领域
本发明涉及智能选相直流充电桩技术领域，尤其涉及一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法。
背景技术
由于低压配电网中电力用户众多且分布分散，存在大量时空分布不平衡的单相负荷，因此三相不平衡运行是不可避免的。随着负荷种类、用电量的增加，以及单相负荷、非线性负荷和冲击性负荷比例的增大，尤其是目前低压配网接入大量电动汽车充电桩，从实际运行情况看，低压配电网络三相不平衡现象较为严重，同时，电动汽车充电负载根据其充电功率的不同也包括了三相和单相，因此其负载是不对称的。另外，受用户行为、充电方式、发展规模等因素的影响，必然导致电动汽车充电负荷随机性较大，同样给电网带来三相负荷不平衡的影响。
像电动汽车充电桩这类负荷引起的电流和电压不平衡通常伴随着其他形式的干扰：谐波、电压骤降、电压波动等。电流不平衡导致电网有功功率损失增加，从而降低效率；此外，电压不平衡对旋转电机产生负面影响，造成严重的材料损坏，降低了电机的使用寿命。变压器、电容器组、一些保护系统等也受到不平衡电源电流和电压的影响。
面对强随机性和时空性的电动汽车充电需求，传统的直流充电桩因接入相序固定会加剧三相不平衡度，但是通过智能软开关(SOP)以及合理的控制策略实现直流充电桩的接入相序可控，不但不会加剧三相不平衡，反而根据三相不平衡情况调节充电桩接入其轻载相序，间接的增强了配电网对强随机性充电桩用户的承载能力，实现电网友好型充电策略。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明提供了一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法，能够解决背景技术中提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置，包括直流充电桩、选相软开关和考虑配电网三相不平衡度的智能选相控制系统；
所述直流充电桩由AC/DC-DC/DC两级式构成，其中前级AC/DC整流环节由选相软开关构成；
所述选相软开关为三端口变流器装置，由三个单相H桥子变流器以背靠背形式连接构成；
所述考虑配电网三相不平衡度的智能选相控制系统，包括三种不同工况，工况1、工况2以及工况3；
所述三端口变流器装置的三个端口分别通过L滤波器及开关组与A、B、C三相和零线相连，与A相相连的端口变流器命名为A端口变流器、与B相相连的端口变流器命名为B端口变流器、与C相相连的端口变流器命名为C端口变流器。
作为本发明所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置的一种优选方案，其中：所述三种不同工况包括，
当配电系统中出现三相不平衡现象时，配电变压器将输出三相不同的电流，对应着不同负荷，电流大小与负荷大小成正比，其中A、B、C三相中电流最高的一项，负荷最大，反之，电流最低的一相，负荷最小；
根据电流大小，构成选相软开关的三个单相H桥变流器具有两种工作状态—低功率静默状态和功率传输状态，又分为三种工况；
工况1：三相负载平衡时，此时直流充电桩视为一个变功率负载，由三相交流电共同承担，即控制三端口变流器出力相同，根据各端口变流器功能需求的不同，采用Vdc-Q控制和P-Q控制；
A端口变流器，A端口变流器采用有功功率-无功功率控制，即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制；
B端口变流器，B端口变流器采用有功功率-无功功率控制，即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制；
C端口变流器，C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制，即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。
作为本发明所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置的一种优选方案，其中：所述三种不同工况还包括，
工况2：三相负载不平衡，且两相为重载，一相为轻载时，控制选相软开关将直流充电桩接入轻载相，采用Vdc-Q控制；
若C相为轻载，且A、B两相表现为重载，则使直流充电桩接入C相，并控制A、B两相使其处于低功率静默状态运行，控制C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制，即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。
作为本发明所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置的一种优选方案，其中：所述三种不同工况还包括，
工况3：三相负载不平衡，且仅有一相为重载，其余两相为轻载时，控制选相软开关将直流充电桩接入两轻载相，分别采用Vdc-Q控制和P-Q控制；
若A相表现为重载，且B、C两相表现为轻载，则控制B、C端口变流器共同给直流充电桩供电；
B端口变流器，B端口变流器采用有功功率-无功功率控制，即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制；
C端口变流器，C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制，即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。
作为本发明所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置的一种优选方案，其中：还包括，
直流充电桩、DC/DC升压电路和选相软开关通过直流母线连接，根据三相负载不平衡情况控制三个单相H桥变流器的工作状态控制直流充电桩软连接的相序，降低三相不平衡度；
由能量守恒定理得到流入变流器的有功功率矢量和为0，即：
Pa *+Pb *+Pb *+Ps *＝0
其中，Pa*、Pb*、Pb*分别为调节变流器控制系统的有功功率指令值，Ps*为直流充电桩的有功功率指令值。
作为本发明所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置的一种优选方案，其中：所述选相软开关包括三相四线制的低压配电网，所述低压配电变压器输出的电源为三相四线制，分别为A相、B相、C相和N相，直流充电桩经DC/DC升压电路连接到选相软开关，选相软开关的输入端和三相电源以及N线连接。
一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置控制方法，其特征在于：包括，
基于配变终端采集PCC点电压电流等电网信息，计算出三相负荷不平衡度以及各相实时负载P；
当用电高峰时期，出现三相不平衡工况时，各相电流大小直接关联其负载量；
根据各相电流情况即可判断出轻载所在相序，控制选相软开关将直流充电桩有选择性的接入轻载相。
作为本发明所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置控制方法的一种优选方案，其中：还包括
采集三相实时电流Ia、Ib、Ic；
判断三相负载是否平衡，若三相负载不平衡，则将采集到的三相电流Ia、Ib、Ic经A/D转化后在CPU内进行排序，得出电流最低相序和次低相序；
根据所述电流最低相序和次低相序控制智能锁相开关选择直流充电桩接入相序；
若三相负载平衡，则将直流充电桩视为一个变功率的负载，由三相交流电共同承担，即控制选相软开关出力相同。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本发明的有益效果：本发明提出一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法，其中选相软开关具有灵活性，快速性及其可控性。主要表现在，面对强随机性和时空性的电动汽车充电需求，传统两级模式充电桩由于接入电网相序固定无法调节，将会加剧低压配网三相不平衡度，严重影响电能质量。将传统模式下直流充电桩前级AC/DC整流环节替换为选相软开关。其选相软开关由共直流母线的三个单相H桥子变流器以背靠背形式连接构成，直流充电桩通过全控DC/DC升压电路接到选相软开关的直流侧。直流充电桩、DC/DC升压电路和选相软开关通过直流母线连接，只需根据三相负载不平衡情况控制三个单相H桥变流器的工作状态即可控制直流充电桩软连接的相序，达到降低三相不平衡度。基于配变终端采集PCC点电压电流等电网信息，计算出三相负荷不平衡度以及各相实时负载P。当用电高峰时期，出现三相不平衡工况时，各相电流大小可直接关联其负载量，根据各相电流情况即可判断出轻载所在相序，控制选相软开关将直流充电桩有选择性的接入轻载相；夜间三相负载通常表现平衡，此时，控制三端口变流器使其出力一致，共同承担充电桩电能需求。相较于传统充电桩的缺陷，本发明实现充电桩有选择性接入轻载相序，且可以根据接入相序的负载量控制其出力情况实现电网友好型的充电桩充电策略，同时更好的合理分配利用电力资源；通过选相软开关(SOP)以及合理的控制策略实现直流充电桩的接入相序可控，不但不会加剧三相不平衡，反而根据三相不平衡情况调节充电桩接入其轻载相序，间接的增强了配电网对强随机性充电桩用户的承载能力，实现电网友好型充电桩运行，提高终端电能质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法的装置的接线图；
图2为本发明一个实施例提供的一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法的基于选相软开关的自动选相装置结构图；
图3为本发明一个实施例提供的一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法的考虑充电桩的不平衡主动治理控制系统控制策略不同工况示意图，(a)为工况1示意图、(b)为工况2示意图、(c)为工况3示意图；
图4为本发明一个实施例提供的一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法的方法控制流程示意图；
图5为本发明一个实施例提供的一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法的计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1-5，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法，包括：
一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置，其特征在于：包括直流充电桩、选相软开关和考虑配电网三相不平衡度的智能选相控制系统；
所述直流充电桩由AC/DC-DC/DC两级式构成，其中前级AC/DC整流环节由选相软开关构成；
所述选相软开关为三端口变流器装置，由三个单相H桥子变流器以背靠背形式连接构成；
应说明的是，所述考虑配电网三相不平衡度的智能选相控制系统，包括三种不同工况，工况1、工况2以及工况3；
应说明的是，所述三端口变流器装置的三个端口分别通过L滤波器及开关组与A、B、C三相和零线相连，与A相相连的端口变流器命名为A端口变流器、与B相相连的端口变流器命名为B端口变流器、与C相相连的端口变流器命名为C端口变流器。
应说明的是，图1为本发明装置的接线图。本发明内容为将传统模式下直流充电桩前级AC/DC整流环节替换为选相软开关。
更进一步的，其选相软开关由共直流母线的三个单相H桥子变流器以背靠背形式连接构成，直流充电桩通过全控DC/DC升压电路接到选相软开关的直流侧。
应说明的是，这样具有根据三相不平衡情况智能选相的直流充电桩结构就如图1所示，直流充电桩、DC/DC升压电路和选相软开关通过直流母线连接，只需根据三相负载不平衡情况控制三个单相H桥变流器的工作状态即可控制直流充电桩软连接的相序，达到降低三相不平衡度。
更进一步的，基于配变终端采集PCC点电压电流等电网信息，计算出三相负荷不平衡度以及各相实时负载P。
更进一步的，当用电高峰时期，出现三相不平衡工况时，各相电流大小可直接关联其负载量，根据各相电流情况即可判断出轻载所在相序，控制选相软开关将直流充电桩有选择性的接入轻载相；
更进一步的，夜间三相负载通常表现平衡，此时，控制三端口变流器使其出力一致，共同承担充电桩电能需求。
更进一步的，通过本发明所提出的三相负荷均衡方法还适用于有分布式电源接入到低压配电网的情况，如图右端所示，通过DC/AC接入风力发电电源和太阳能发电电源。
更进一步的，图中的负荷为单相负荷，接于A、B、C相与零线之间。图中Pa、Pb、Pc为A、B、C三相各相的实时有功功率，Pa*、Pb*、Pb*分别为调节变流器控制系统的有功功率指令值，Ps*为直流充电桩的有功功率指令值。由能量守恒定理很容易得到流入变流器的有功功率矢量和为0，即：
Pa *+Pb *+Pb *+Ps *＝0
应说明的是，图2为本发明基于选相软开关的自动选相装置结构图，低压配电变压器输出的电源为三相四线制，分别为A相、B相、C相和N相，直流充电桩经DC/DC升压电路连接到选相软开关，选相软开关的输入端和三相电源以及N线连接。
更进一步的，TA模块的功能是将配电变压器输出的电流转换为需要收集的电流，信号调理模块的功能就是将TA转换后的电流转换为A/D需要收集范围内，与此同时过滤掉影响信号采集的其它波形，A/D模块的功能是将模拟信号转换为数字信号，最终数据的处理在CPU模块内完成，计算出每一相的电流大小，然后CPU模块再控制选相开关导通电流最低相和次最低相作为电动汽车直流充电桩接入相序。
更进一步的，图3本发明的考虑充电桩的不平衡主动治理控制策略示意图，其分为三种工况下变流器控制方案。
更进一步的，TA采集到各相序电流，经转化得到相应的数字信号，通过CPU控制选相软开关实现自动选相。其中CPU处理逻辑为：当配电系统中出现三相不平衡现象时，配电变压器将输出三相不同的电流，对应着不同负荷，电流大小与负荷大小成正比。A、B、C三相中电流最高的一项，负荷最大，反之，电流最低的一相，负荷最小。
更进一步的，根据电流大小，构成选相软开关的三个单相H桥变流器具有两种工作状态—低功率静默状态和功率传输状态，又可分为三种工况，如下：
更进一步的，工况1：三相负载平衡时，此时直流充电桩可以视为一个变功率的负载，由三相交流电共同承担，即控制三端口变流器出力相同，根据各端口变流器功能需求的不同，通常采用Vdc-Q控制和P-Q控制，例如：
更进一步的，A端口变流器，A端口变流器采用有功功率-无功功率控制即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。控制器采用传统的PI控制器。
更进一步的，B端口变流器，B端口变流器采用有功功率-无功功率控制即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。控制器采用传统的PI控制器。
更进一步的，C端口变流器，C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。控制器采用传统的PI控制器。
更进一步的，工况2：三相负载不平衡，且两相为重载，一相为轻载时，控制选相软开关将直流充电桩接入轻载相，采用Vdc-Q控制；例如C相为轻载，A、B两相表现为重载，则使直流充电桩接入C相，并控制A、B两相使其处于低功率静默状态运行，C相控制如下：
更进一步的，控制C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。控制器采用传统的PI控制器。
更进一步的，工况3：三相负载不平衡，且仅有一相为重载，其余两相为轻载时，控制选相软开关将直流充电桩接入两轻载相，分别采用Vdc-Q控制和P-Q控制。例如A相表现为重载，B、C两相表现为轻载，则控制B、C端口变流器共同给直流充电桩供电。B、C相控制如下：
更进一步的，B端口变流器，B端口变流器采用有功功率-无功功率控制即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。控制器采用传统的PI控制器。
更进一步的，C端口变流器，C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。控制器采用传统的PI控制器。各工况下控制框图如图2所示。
一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置控制方法，其特征在于：包括，基于配变终端采集PCC点电压电流等电网信息，计算出三相负荷不平衡度以及各相实时负载P；
当用电高峰时期，出现三相不平衡工况时，各相电流大小直接关联其负载量；
根据各相电流情况即可判断出轻载所在相序，控制选相软开关将直流充电桩有选择性的接入轻载相。
更进一步的，还包括，采集三相实时电流Ia、Ib、Ic；
更进一步的，判断三相负载是否平衡，若三相负载不平衡，则将采集到的三相电流Ia、Ib、Ic经A/D转化后在CPU内进行排序，得出电流最低相序和次低相序；
更进一步的，根据所述电流最低相序和次低相序控制智能锁相开关选择直流充电桩接入相序；
更进一步的，若三相负载平衡，则将直流充电桩视为一个变功率的负载，由三相交流电共同承担，即控制选相软开关出力相同。
上述各单元模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
基于配变终端采集PCC点电压电流等电网信息，计算出三相负荷不平衡度以及各相实时负载P；
当用电高峰时期，出现三相不平衡工况时，各相电流大小直接关联其负载量；
根据各相电流情况即可判断出轻载所在相序，控制选相软开关将直流充电桩有选择性的接入轻载相。
实施例2
参照图1-5，为本发明的一个实施例，提供了一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置及控制方法，为了验证本发明的有益效果，通过对比实验进行科学论证。
以工况1情况为例，A、B端口变流器采用P-Q控制，C端口变流器采用Vdc-Q控制。具体控制方式如下：
A端口变流器采用有功功率-无功功率控制即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。控制器采用传统的PI控制器。外环的有功功率指令值通过负载均衡的有功功率调制环节得到，有功功率指令值为正表示能量由网侧流向变流器，相反，有功功率指令值为负表示能量由变流器流向网侧。这样通过调节有功功率指令值的正负及其大小就可以实现通过三端口变流器系统控制功率流向均衡三相负载。无功功率指令值由网侧无功功率情况决定，当需要由变流器对网侧进行无功补偿时，令无功功率指令值为负；相反，当需要由变流器对网侧进行无功吸收时，令无功功率指令值为正。这样通过调节无功功率指令值的正负及其大小就可以实现通过三端口变流器来调节网侧无功情况。为了简化控制器设计，通过引入坐标变化将静止坐标系下的交流量转化为dq坐标系下的直流量。而坐标变换需要两个正交的交流分量，显然单相系统不满足上述要求，由于坐标变换只是一种数学变换并无实际意义，可人为的构建与单相系统中相位相差90°的交流量来实现dq坐标变换。实际上，只要在单相系统中将实际交流量延迟90°就可虚拟出一个正交分量。其详细过程可参考相关资料。由于dq轴之间存在耦合关系，引用前馈解耦控制策略实现有功无功解耦控制。d轴控制：有功功率指令值Pkref(k＝a、b)与实时负载值Pk(k＝a、b)的差值经过PI调节器后形成电流内环的指令值ikref(k＝a、b)，其指令值ikref(k＝a、b)再与实时电流值idk(k＝a、b)的差值经过PI调节器及其前馈解耦环节后生成PWM调制信号，运用SPWM调制技术生成控制信号控制变流器来控制有功功率流向。q轴控制：无功功率指令值Qkref(k＝a、b)与实时无功功率值Qk(k＝a、b)的差值经过PI调节器后形成电流内环的指令值ikref(k＝a、b)，其指令值ikref(k＝a、b)再与实时电流值iqk(k＝a、b)的差值经过PI调节器及其前馈解耦环节后生成PWM调制信号，运用SPWM调制技术生成控制信号控制变流器来控制变流器与网侧的无功功率交换。
与C相相连的变流器采用直流电压/无功功率—电流双环闭环控制，其主要作用为控制三端口变流器直流侧的电压稳定。外环为直流电压/无功功率控制，内环为电流环。控制器采用传统的PI控制器。外环的直流电压指令值设为恒定数值10kV，达到控制三端口变流器直流侧的电压稳定在10kV的目的。对于有功功率控制通道，电压控制环被视为外环，即d轴控制：直流电压指令值Vdcref与反馈直流电压值Vdc作比较，其差值经过PI调节器后生成电流内环的电流指令值idrefc，其指令值idrefc再与实时电流值idc的差值经过PI调节器及其前馈解耦环节后生成PWM调制信号，运用SPWM调制技术生成控制信号控制变流器来稳定直流侧电压。对于无功功率控制通道，即q轴控制：无功功率指令值Qkref(k＝c)与实时无功功率值Qk(k＝c)的差值经过PI调节器后形成电流内环的指令值iqrefc，其指令值iqrefc再与实时电流值iqc的差值经过PI调节器及其前馈解耦环节后生成PWM调制信号，运用SPWM调制技术生成控制信号控制变流器来控制变流器与网侧的无功功率交换。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置，其特征在于：包括直流充电桩、选相软开关和考虑配电网三相不平衡度的智能选相控制系统；
所述直流充电桩由AC/DC-DC/DC两级式构成，其中前级AC/DC整流环节由选相软开关构成；
所述选相软开关为三端口变流器装置，由三个单相H桥子变流器以背靠背形式连接构成；
所述考虑配电网三相不平衡度的智能选相控制系统，包括三种不同工况，工况1、工况2以及工况3；
所述三端口变流器装置的三个端口分别通过L滤波器及开关组与A、B、C三相和零线相连，与A相相连的端口变流器命名为A端口变流器、与B相相连的端口变流器命名为B端口变流器、与C相相连的端口变流器命名为C端口变流器。
2.如权利要求1所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置，其特征在于：所述三种不同工况包括，
当配电系统中出现三相不平衡现象时，配电变压器将输出三相不同的电流，对应着不同负荷，电流大小与负荷大小成正比，其中A、B、C三相中电流最高的一项，负荷最大，反之，电流最低的一相，负荷最小；
根据电流大小，构成选相软开关的三个单相H桥变流器具有两种工作状态—低功率静默状态和功率传输状态，又分为三种工况；
工况1：三相负载平衡时，此时直流充电桩视为一个变功率负载，由三相交流电共同承担，即控制三端口变流器出力相同，根据各端口变流器功能需求的不同，采用Vdc-Q控制和P-Q控制；
A端口变流器，A端口变流器采用有功功率-无功功率控制，即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制；
B端口变流器，B端口变流器采用有功功率-无功功率控制，即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制；
C端口变流器，C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制，即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。
3.如权利要求2所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置，其特征在于：所述三种不同工况还包括，
工况2：三相负载不平衡，且两相为重载，一相为轻载时，控制选相软开关将直流充电桩接入轻载相，采用Vdc-Q控制；
若C相为轻载，且A、B两相表现为重载，则使直流充电桩接入C相，并控制A、B两相使其处于低功率静默状态运行，控制C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制，即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。
4.如权利要求3所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置，其特征在于：所述三种不同工况还包括，
工况3：三相负载不平衡，且仅有一相为重载，其余两相为轻载时，控制选相软开关将直流充电桩接入两轻载相，分别采用Vdc-Q控制和P-Q控制；
若A相表现为重载，且B、C两相表现为轻载，则控制B、C端口变流器共同给直流充电桩供电；
B端口变流器，B端口变流器采用有功功率-无功功率控制，即P-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制；
C端口变流器，C端口变流器采用直流母线电压-无功功率控制，即Vdc-Q控制作为外环控制，内环采用电流环控制。
5.如权利要求4所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置，其特征在于：还包括，
直流充电桩、DC/DC升压电路和选相软开关通过直流母线连接，根据三相负载不平衡情况控制三个单相H桥变流器的工作状态控制直流充电桩软连接的相序，降低三相不平衡度；
由能量守恒定理得到流入变流器的有功功率矢量和为0，即：
Pa *+Pb *+Pb *+Ps *＝0
其中，Pa*、Pb*、Pb*分别为调节变流器控制系统的有功功率指令值，Ps*为直流充电桩的有功功率指令值。
6.如权利要求5所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置，其特征在于：所述选相软开关包括三相四线制的低压配电网，所述低压配电变压器输出的电源为三相四线制，分别为A相、B相、C相和N相，直流充电桩经DC/DC升压电路连接到选相软开关，选相软开关的输入端和三相电源以及N线连接。
7.一种电网友好型的智能选相直流充电桩装置控制方法，其特征在于：包括，
基于配变终端采集PCC点电压电流等电网信息，计算出三相负荷不平衡度以及各相实时负载P；
当用电高峰时期，出现三相不平衡工况时，各相电流大小直接关联其负载量；
根据各相电流情况即可判断出轻载所在相序，控制选相软开关将直流充电桩有选择性的接入轻载相。
8.如权利要求7所述的电网友好型的智能选相直流充电桩装置控制方法，其特征在于：还包括，
采集三相实时电流Ia、Ib、Ic；
判断三相负载是否平衡，若三相负载不平衡，则将采集到的三相电流Ia、Ib、Ic经A/D转化后在CPU内进行排序，得出电流最低相序和次低相序；
根据所述电流最低相序和次低相序控制智能锁相开关选择直流充电桩接入相序；
若三相负载平衡，则将直流充电桩视为一个变功率的负载，由三相交流电共同承担，即控制选相软开关出力相同。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7-8任一项中所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7-8任一项中所述的方法的步骤。
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