[发明专利]一种充电桩电能计量以及标定的方法

权利要求书

1.一种充电桩枪头电能计量的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.充电桩通过电压互感器、电流互感器、温感电阻实时采集充电过程中的电压、电流、温度，

S2.通过电压、电流进行计算从充电桩内部经过的平均有功功率P，计算电压和电流的相位角角差φ，并且单片机MCU通过一路PWM输入捕获电压电流检测模块接收电网频率采样GPIO的上升沿和下降沿，分别计算两次上升沿和两次下降沿的时间间隔t1、t2，并通过t1和t2得到单个电网电压周期T；具体步骤包括：

S21.电网频率采集和计算；采集任意采集点对应的实际瞬时电压；

S22.电网电压电流采集计算，电网电压和电流通过电压互感器和电流互感器将电压降压输送到电压和电流检测模块，采集电压和电流数据,通过均方根计算采集点的有效电压和电流，按照电压和电流计算出平均有功功率；具体包括以下步骤：

S221.设定采样周期和采样点，设定定时器计数周期的采样周期为T/N，在定时器中断中，采集电压ADC数据，每个电网周期内采集点的数量为N；

S222.采集并计算单个周期的电压有效值U；通过电路将电源的电压进行偏置；将每次采集的数据u(n)依次放到缓存中；记满N个数据后，返回到缓存的开始位置，更新缓存数据，其中n＝0,1,2……,N-1；

u(n)＝|ADn-X|*U1/2X*q1；

其中u(n)为任意采集点对应的实际瞬时电压，q1为电压互感器变比,ADn为电压采样AD采样值，X为偏置电压对应的AD采样数；

则单个周期的电压有效值

其中，U1为电压采集基准电压，N为每个周期内采样点的数量；

S223、采集并计算单个周期的电流有效值I，通过电路将电源的电流进行偏置；将每次采集的数据I(n)依次放到缓存中；记满N个数据后，返回到缓存的开始位置，更新缓存数据，其中n＝0,1,2……,N-1；

I(n)＝|ADn-X|*I1/2X*q2；

其中I(n)为任意采集点对应的实际瞬时电流，q2为电流互感器变比,ADn为电流采样AD采样值，X为偏置电流对应的AD采样数；

则单个周期的电流有效值

为电流采集基准电流，N为每个周期内采样点的数量；

S23.计算相位角角差φ；对u(n)进行傅里叶变换得到频域序列U(k)；具体的计算步骤为：

对u(n)进行DFT得到频域序列U(k)；

其中k＝0,1,2，……,N-1,N为设定的采样点数，Ua、Ub分别为电压频域k次分量的实部和虚部，

其中

对I(n)进行DFT得到频域序列I(k)；

Ia、Ib分别为电流频域k次分量的实部和虚部；

当k＝1时，基波的电压电流复数计算角差φ＝|arctan(Ub/Ua)-arctan(Ib/Ia)|；

S24.计算平均有功功率P；平均有功功率P＝I·U·cosφ；

S3.充电功率标定；具体包括以下步骤：

S31.通过标准仪器测量并采集充电桩枪头的电能值；

S32.根据平均有功功率P计算充电桩内部的电能值；

计算标定系数k＝通过标准仪器测量并采集充电桩枪头的电能值/根据平均有功功率P计算充电桩内部的电能值；

S33.设置二维数组k[i][t]，调节不同的环境温度，记录不同温度下不同电流时的标定系数k，得到每个特定环境和电流时的标定系数k并记录到二维数组里；

S34.对标定系数k进行双线性插值，使得充电桩在每一个连续的电流值和温度值下，能够实时计算当前需要标定系数；

S4.计算电能；对每个电网电压周期T内的电能进行累加；当前的实际功率P′＝I*U*cosφ*k[i][t]，单个电网周期内从枪头输出的电能为WT＝P′*T，将每个周期T的电能进行累加，得到总电能，则电能W即为通过充电桩枪头的实际电能；其中k[i][t]为不同温度下不同电流时的相应的标定系数k。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩枪头电能计量的方法，其特征在于：在步骤S2中，对获取的最近连续n个电网周期值t，取平均值为电网周期有效值T。