[发明专利]一种电动汽车光伏停车棚系统及其控制方法有效
| 申请号： | 201910625083.6 | 申请日： | 2019-07-11 |
| 公开（公告）号： | CN110350581B | 公开（公告）日： | 2022-11-22 |
| 发明（设计）人： | 徐凯;王可欣 | 申请（专利权）人： | 重庆交通大学 |
| 主分类号： | H02J3/38 | 分类号： | H02J3/38;H02J3/48;B60L53/51 |
| 代理公司： | 重庆乾乙律师事务所 50235 | 代理人： | 侯懋琪;李剑锋 |
| 地址： | 402247 重*** | 国省代码： | 重庆;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 电动汽车 光伏停 车棚 系统 及其 控制 方法 | ||
1.一种电动汽车光伏停车棚系统，其特征在于：包括公用电网，所述公用电网采用三相五线制，所述公用电网包括3个相线；所述电动汽车光伏停车棚系统还包括多个停车子系统，多个停车子系统均与公用电网连接；
单个所述停车子系统包括开关组控制模块(1)、3个充电组(2)、3个DC/AC逆变器(3)、3个功率计(4)、多个光伏阵列(5)、多个DC/DC变换器(6)和多个电子开关组(7)；3个功率计(4)与3个充电组(2)一一对应，3个DC/AC逆变器(3)与3个功率计(4)一一对应，3个DC/AC逆变器(3)与公用电网的3个相线一一对应；所述多个DC/DC变换器(6)与多个光伏阵列(5)一一对应，所述多个电子开关组(7)与多个DC/DC变换器(6)一一对应；
单个所述充电组(2)由多个充电桩组成，单个充电组(2)所辖的多个充电桩均与对应的功率计(4)连接，所述功率计(4)与对应的DC/AC逆变器(3)的交流端连接，所述DC/AC逆变器(3)的交流端与对应的所述相线连接；所述DC/DC变换器(6)与对应的光伏阵列(5)连接；所述电子开关组(7)设置有1个端口T和3个端口S，电子开关组(7)的端口T与对应的DC/DC变换器(6)连接，电子开关组(7)的3个端口S分别与3个所述DC/AC逆变器(3)的直流端连接；
电子开关组(7)的控制部、DC/DC变换器(6)和功率计(4)均与所述开关组控制模块(1)连接；
所述光伏阵列(5)用于将光能转化为电能输出；
所述DC/AC逆变器(3)能将光伏阵列(5)输出的直流电转换成交流电输出；
所述DC/DC变换器(6)能对光伏阵列(5)输出的电能进行升压变换，同时，DC/DC变换器(6)能实时跟踪对应的光伏阵列(5)的最大功率点，并将实时获取的最大功率值数据传输给开关组控制模块(1)；
功率计(4)能实时获取对应充电组(2)的负荷功率值，并将获取的负荷功率值数据发送给开关组控制模块(1)；
所述开关组控制模块(1)能对收到的数据进行处理得到多个电子开关组(7)的控制指令，并将多个所述控制指令分别发送给对应的电子开关组(7)的控制部；
所述电子开关组(7)能根据开关组控制模块(1)发出的控制指令将端口T与3个端口S中的一个选通或将端口T与3个端口S均断开。
2.一种电动汽车光伏停车棚系统的控制方法，其特征在于：所涉及的硬件包括公用电网，所述公用电网采用三相五线制，所述公用电网包括3个相线；所述电动汽车光伏停车棚系统还包括多个停车子系统，多个停车子系统均与公用电网连接；
单个所述停车子系统包括开关组控制模块(1)、3个充电组(2)、3个DC/AC逆变器(3)、3个功率计(4)、多个光伏阵列(5)、多个DC/DC变换器(6)和多个电子开关组(7)；3个功率计(4)与3个充电组(2)一一对应，3个DC/AC逆变器(3)与3个功率计(4)一一对应，3个DC/AC逆变器(3)与公用电网的3个相线一一对应；所述多个DC/DC变换器(6)与多个光伏阵列(5)一一对应，所述多个电子开关组(7)与多个DC/DC变换器(6)一一对应；
单个所述充电组(2)由多个充电桩组成，单个充电组(2)所辖的多个充电桩均与对应的功率计(4)连接，所述功率计(4)与对应的DC/AC逆变器(3)的交流端连接，所述DC/AC逆变器(3)的交流端与对应的所述相线连接；所述DC/DC变换器(6)与对应的光伏阵列(5)连接；所述电子开关组(7)设置有1个端口T和3个端口S，电子开关组(7)的端口T与对应的DC/DC变换器(6)连接，电子开关组(7)的3个端口S分别与3个所述DC/AC逆变器(3)的直流端连接；
电子开关组(7)的控制部、DC/DC变换器(6)和功率计(4)均与所述开关组控制模块(1)连接；
所述光伏阵列(5)用于将光能转化为电能输出；
所述DC/AC逆变器(3)能将光伏阵列(5)输出的直流电转换成交流电输出；
所述DC/DC变换器(6)能对光伏阵列(5)输出的电能进行升压变换，同时，DC/DC变换器(6)能实时跟踪对应的光伏阵列(5)的最大功率点，并将实时获取的最大功率值数据传输给开关组控制模块(1)；
功率计(4)能实时获取对应充电组(2)的负荷功率值，并将获取的负荷功率值数据发送给开关组控制模块(1)；
所述开关组控制模块(1)能对收到的数据进行处理得到多个电子开关组(7)的控制指令，并将多个所述控制指令分别发送给对应的电子开关组(7)的控制部；
所述电子开关组(7)能根据开关组控制模块(1)发出的控制指令将端口T与3个端口S中的一个选通或将端口T与3个端口S均断开；
所述控制方法包括：
所述电动汽车光伏停车棚系统所辖的多个停车子系统各自独立进行控制操作，单个停车子系统的控制方法包括：
设单个停车子系统设置有m个光伏阵列(5)、m个DC/DC变换器(6)和m个电子开关组(7)；在开关组控制模块(1)中存储有DC/AC逆变器(3)的额定功耗P逆耗值和DC/DC变换器(6)的额定功耗P直耗值；将停车子系统所辖的3个P逆耗和m个P直耗之和记为总内耗P总耗，即P总耗＝3P逆耗+mP直耗；
停车子系统启动后，
(一)DC/DC变换器(6)实时获取对应的光伏阵列(5)发电的最大功率，并将当前最大功率值数据传输给开关组控制模块(1)；m个DC/DC变换器(6)分别将m个当前最大功率值数据传输给开关组控制模块(1)；
(二)开关组控制模块(1)对收到的m个当前最大功率值数据进行求和处理，得到停车子系统当前的发电总量P总发；
(三)开关组控制模块(1)对当前的发电总量P总发和总内耗P总耗进行比较：当P总发≤P总耗时，进入步骤(四)；当P总发＞P总耗时，进入步骤(五)；
(四)开关组控制模块(1)控制每个所述电子开关组(7)的端口T与对应的3个端口S均保持断开，返回步骤(一)；
(五)功率计(4)实时获取对应充电组(2)当前的负荷功率，并将获取的当前的负荷功率值数据传输给开关组控制模块(1)，3个功率计(4)分别将3个当前的负荷功率值数据传输给开关组控制模块(1)；
(六)开关组控制模块(1)对收到的3个所述负荷功率值数据进行求和处理，得到当前的负荷总功率P总负；
(七)开关组控制模块(1)按公式一获取当前的有效输出总能量P总有效；然后，开关组控制模块(1)对当前的有效输出总能量P总有效与当前的负荷总功率P总负进行比较：当P总有效P总负时，按方法一进行控制；当P总有效≤P总负时，按方法二进行控制；
然后，返回步骤(一)；
所述公式一为：
P总有效＝P总发-P总耗
所述方法一包括：
1)将所述光伏阵列(5)及其对应的DC/DC变换器(6)记为一个供能单元，供能单元与所辖DC/DC变换器(6)对应同一个电子开关组(7)；将所述充电组(2)及其对应的功率计(4)和DC/AC逆变器(3)记为一个负荷单元；开关组控制模块(1)分别获取m个供能单元当前的计算输出能量，其中，第i个供能单元当前的计算输出能量Pi发计按公式二获取；开关组控制模块(1)分别获取3个负荷单元当前的计算负荷功率，其中，第j个负荷单元当前的计算负荷功率Pj负计按公式三获取；
所述公式二为：
Pi发计＝Pi发-Pi直耗
其中，i的取值范围为1至m；Pi发为第i个供能单元所辖光伏阵列(5)当前发电的最大功率，Pi直耗为第i个供能单元所辖DC/DC变换器(6)的额定功耗；
所述公式三为：
Pj负计＝Pj负+Pj逆耗
其中，j的取值范围为1至3；Pj负为第j个负荷单元所辖充电组(2)当前的负荷功率，Pj逆耗为第j个负荷单元所辖DC/AC逆变器(3)的额定功耗；
2)开关组控制模块(1)按方法三依次为3个负荷单元调配供能单元，开关组控制模块(1)每为1个负荷单元完成供能单元的调配，即控制被调配的供能单元所对应电子开关组(7)的端口T与相应负荷单元所辖DC/AC逆变器(3)连接的端口S选通；
所述方法三为：
首先，开关组控制模块(1)根据公式四按1至m的顺序对供能单元当前的计算输出能量逐个累加获取累计输出能量Pn累，每累加一次即将得到的累计输出能量Pn累与第一个负荷单元的计算负荷功率P1负计进行比较，直到Pn累等于或刚好大于P1负计，即将这n个供能单元调配给第一个负荷单元；
然后，开关组控制模块(1)按上述方式利用剩余的供能单元为第二个负荷单元进行调配；
然后，开关组控制模块(1)按上述方式利用剩余的供能单元为第三个负荷单元进行调配；如果全部剩余供能单元的累计输出能量小于/等于/刚好大于第三个负荷单元的计算负荷功率，则将剩余供能单元全部调配给第三个负荷单元；如果为第三个负荷单元进行供能单元调配完成后，仍有剩余的供能单元，则将剩余的供能单元逐个调配给3个负荷单元，3个负荷单元顺次循环地接受被调配的供能单元，每个负荷单元一次只接受一个被调配的供能单元，直到最后一个供能单元被调配完成为止；
所述公式四为：
其中，n的取值范围为1至m；
所述方法二包括：
A)将负荷单元所辖充电组(2)当前的负荷功率占当前的负荷总功率P总负的百分比记为负荷单元的负荷百分比P负比，开关组控制模块(1)根据公式五获取第j个负荷单元的负荷百分比Pj负比；将供能单元所辖光伏阵列(5)当前发电的最大功率占当前的发电总量P总发的百分比记为供能单元的发电量百分比P发比，开关组控制模块(1)根据公式六获取第i个供能单元的发电量百分比Pi发比；
所述公式五为：
所述公式六为：
B)开关组控制模块(1)按方法四依次为3个负荷单元调配供能单元，开关组控制模块(1)每为1个负荷单元完成供能单元的调配，即控制被调配的供能单元所对应电子开关组(7)的端口T与相应负荷单元所辖DC/AC逆变器(3)连接的端口S选通；
所述方法四为：
首先，开关组控制模块(1)根据公式七按1至m的顺序逐个对供能单元的发电量百分比进行累加得到累计发电量百分比Pn发比累，每累加一次即将得到的累计发电量百分比Pn发比累与第一个负荷单元的负荷百分比P1负比进行比较，直到Pn发比累等于或刚好大于P1负比，即将这n个供能单元分配给第一个负荷单元；
所述公式七为：
然后，开关组控制模块(1)按上述方式利用剩余的供能单元为第二个负荷单元进行调配；
然后，开关组控制模块(1)将剩余的供能单元全部调配给第三个负荷单元。
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