[发明专利]电动汽车充电站三相电压自动平衡充电系统及充电方法

权利要求书

1.电动汽车充电站三相电压自动平衡充电系统及充电方法，其中充电系统的主电路采用三相四线制网络，换相装置由三组双向晶闸管并联组成，其中双向晶闸管2、双向晶闸管3和双向晶闸管4分别接入电网A、B、C三相，并联之后从电网引出，作为充电接口5的一端，三相四线制系统中的中性线直接引出，作为充电接口5的另一端；控制系统通过控制各相晶闸管的开关状态，选择电动汽车接入的相，为单相交流充电的电动汽车充电；该系统中的控制电路由微处理器、各相电压、电流检测电路、有效值转化电路、各相驱动电路组成；根据上述的电动汽车充电站三相电压自动平衡充电系统，提出一种电动汽车充电站三相电压自动平衡充电方法，其特征在于，该充电方法包括了换相开关状态优化数学模型和模拟退火算法，能够降低电动汽车充电站的三相电压不平衡度，其对应的充电方法具体步骤为：

步骤1：在电动汽车接入电网后每隔一段时间检测各相的电压、电流值，并利用有效值转化电路将交流信号的电压、电流值转化为有效值；

步骤2：通过微处理器模拟量输入端AN0～AN5输入微处理器进行运算处理，具体为：微处理器对输入的三相电压、电流信号有效值进行采样，判断三相不平衡度ρ_u，并与设置的阈值上限ρ_max等于5％和阈值下限ρ_min等于2％，进行比较，其中三相不平衡度的判断方法采用IEEE Std 936-1987标准，即选择三相相电压中最大与最小的均方根电压值之差与平均相电压V_av之比作为三相不平衡度：

当ρ_uρ_min时，电网三相不平衡度满足要求，不做换相操作，返回步骤1；当ρ_uρ_max时，电网处于三相不平衡状态，需要进行换相操作，进行下一步骤；

步骤3：建立换相开关状态优化数学模型，并采用模拟退火算法对双向晶闸管的开关状态进行优化，从而得出使三相电压不平衡度最小的开关状态，其中换相开关状态优化数学模型的目标函数为：

换相开关状态优化数学模型的约束条件为：

K∈{(1 0 0)^T，(0 1 0)^T，(0 0 1)^T} (公式三)

I_A、I_B、I_C＜I_allow (公式四)

其中，K为每相双向晶闸管的开关状态，“1”表示双向晶闸管“开通”，“0”表示双向晶闸管“关断”，I_allow为三相允许电流值；

每个充电桩引入一个三维列向量x，用来表示晶闸管的开关状态，即电动汽车充电时接入的相，如下所示：

上式中：“1”表示晶闸管导通；“0”表示晶闸管关断；

则充电站内投入使用的充电桩晶闸管的开关状态可以由一个矩阵x_n来表示，其中n表示充电桩的个数；

步骤4：根据上一步骤控制系统做出的判断，输出对应的信号，通过驱动电路控制对应的双向晶闸管导通或关断，从而完成电动汽车接入时的自动换相操作。