[发明专利]一种基于瞬时有功同步的直流充电桩效率检测系统及方法

说明书

一种基于瞬时有功同步的直流充电桩效率检测系统及方法，系统包括交流瞬时有功测量电路、直流瞬时有功测量电路、同步采样电路和主控模块；同步采样电路，对交流瞬时有功测量电路输出的交流有功功率信号和直流瞬时有功测量电路输出的直流有功功率信号，使用1MSPS的采样速率进行同步采样，主控模块基于同步采样值，在采样周期内计算直流充电桩的效率。三相交流有功功率和直流有功功率的同步测量达到us级别，整体准确度优于0.1％，实现了直流充电桩的效率检定与交流电源的稳定度和直流输出的稳定度无关；降低成本，提高检测准确度，消除信号非同步的误差，测量一致性好，准确测量。

技术领域

本发明属于充电桩检测技术领域，更具体地，涉及一种基于瞬时有功同步的直流充电桩效率检测系统及方法。

背景技术

随着新能源汽车的大量使用，目前充电桩数量正在急剧增加，充电桩的工作可靠性及安全性得到了社会前所未有的关注。根据国家标准《NB/T33001-2018电动汽车非车载传导式充电机技术条件》的相关规定，要求非车载传导式充电机，即直流充电桩，当实际输出功率达到50％以上时充电效率要达到93％以上，可见，充电效率是直流充电桩最重要的指标之一。

现有技术中，对直流充电桩的充电效率的主流测试方法是分体式测量方案，对三相交流输入的电压和电流用三相交流功率表测量，然后再用直流表分别测量直流充电桩的输出电压和输出电流，或用直流充电桩校验仪直接测试直流功率，通过计算得出直流充电桩的效率；分体式测量方案中，由于交流测量和直流测量使用不同仪器，只能通过人工的方式或软件读取的方式进行同步，同步时间一般为秒级；分体式测量方案采用三相电网作为测试电源，然而380V电网的电压的谐波失真度最高可达5％，由于电网的电压稳定差，三相交流表和直流电压表、直流电流表不在同一时间段内测量，测量准确度和电网的稳定度有直接相关，同时也和充电机的直流输出的电压、输出电流稳定度有关，测量的重复性差，一般用于测量准确度小于5％的场合。为了提高分体式测量方案的准确度，增加使用三相稳压电源，但是三相稳压电源价格昂贵，并且随着测量准确度的提高，对三相稳压电源稳定度要求更高，根据计量的通用准则，测量准确度若要达到0.1％，则稳压源的稳定度要达到0.02％，对于大功率，尤其是60kW～240kW，其稳定度达到0.02％的稳压电源通用商品难以采购；此外，一般60kW以上的三相稳压电源均使用开关功放技术，稳定性和准确度在0.5％的水平，同样由于三相交流表和直流电压表、直流电流表不在同一时间段内测量，测量准确度和三相稳压电源的输出稳定度有直接关系，也和充电机的直流输出的电压、输出电流稳定度有关，测量的重复性较差，同时，三台仪表的准确度，还存在系统综合误差，在交流功率表、直流电压表、直流电流表的准确度都是0.05％，也只能达到0.05×3＝0.15％的准确度，由于三相稳压电源的电压会波动，最多只能获得不到0.5％的效率测量准确度。

现有技术中，对直流充电桩的充电效率的另一种测试方法是多通道录波仪集中式测量方案，直接采购8通道以上的多通道录波仪，进行相对同步测量，录波仪的6个通道用测量交流三相电压和电流，另外2个通道用来测量直流电压和直流电流。一般录波仪都是使用频域算法类似FFT、DFT算法，并且使用固定采样率，无论是电网或三相稳压电压的频率都会有波动，会造成电网频率和采样率不整除的同步误差，而且频域算法的准确测量也需要至少一个周波，约20ms左右的延时，所以使用多通道录波仪集中式测量，只是比分体式测量的同步性能提高了，其同步至少需要延时20ms以上，一般需要100ms以上，因此多通道录波仪集中式测量尽管从同个通道是同步进行录波的，但是不同的软件处理会带来很多的非同步测量巨大差异，其值一般在20ms～500ms之间。多通道录波仪集中式测量方案中，交流有功率和直流有功功率的同步性相对于分体式测量方案有提高，但是仍然不足，特别是在直接使用电网的三相供电电源时，并且多通道录波仪集中式测量的价格需要数十万成本的高昂成本。

此外，直流充电桩的直流输出功率也需要非常稳定，按照国家标准《NB/T33001-2018电动汽车非车载传导式充电机技术条件》规定的直流充电桩的稳压精度为0.5％，稳流精度为1％，因此，现有技术中采用的测量方案均无法满足高准确度充电效率的检测要求。因此，需要研制一种高准确度的直流充电桩效率检测系统及方法。