(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211301467.0 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 浙江华电器材检测研究院有限公司 地址 311100 浙江省杭州市余杭区云联路 138号7幢、 8幢 申请人 清华四川能源互联网研究院 (72)发明人 刘志凯　应光耀　余绍峰　楼冠廷　 刘华　杨超　郝长金　 (74)专利代理 机构 成都睿道专利代理事务所 (普通合伙) 51217 专利代理师 薛波 (51)Int.Cl. H02J 3/32(2006.01) H02J 3/16(2006.01) H02J 3/18(2006.01)H02J 3/38(2006.01) H02M 7/72(2006.01) (54)发明名称 一种改善电能质量的电动汽车充电站的设 计及控制方法 (57)摘要 本发明涉及智能配电网接入技术领域， 具体 而言， 涉及一种改善电能质量的电动汽车充电站 的设计及控制方法， 包括： 基于交流侧的线电压 计算得到直流电压， 根据所述直流电压确定稳压 电容， 对A C/DC双向变 换器进行选型； 根据电能双 向变换运行要求， 确定斩波器的电感值； 根据电 池的电压波动值， 确定斩波器的滤波电容， 对DC/ DC双向直流斩波器进行选型； 根据AC/DC双向变 换器产生的谐波和功率变换造成的电压波动抑 制要求， 对配电网静止同步补偿器DS TATCOM进行 选型； 基于以上选型明确充电站的拓扑结构。 本 发明可有效改善充电站自身及接入配网的电能 质量， 以此实现 绿色运行。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115549161 A 2022.12.30 CN 115549161 A 1.一种改善电能质量的电动汽车充电站设计方法， 其特 征在于， 包括： A.基于所述交流侧的线电压计算得到直流电压， 根据所述直流电压确定稳压电容， 根 据直流电压及稳压电容， 对AC /DC双向变换器进行选型； B.根据电能双向变换运行要求， 确定斩波器在充电模式及电池向电网反向放电模式下 的电感值； 根据电池的电压波动值， 确定斩波器的滤波电容， 根据电感值及滤波电容， 对D C/ DC双向直 流斩波器进行选型； C.根据AC/DC双向变换器产生的谐波和功率变换造成的电压波动抑制要求， 设计三相 电压源变流器、 接口电感以及直 流稳压电容， 对配电网静止同步补偿器D STATCOM进行选型； D.通过对AC/DC双向变换器、 DC/DC双向直流斩波器以及配电网静止同步补偿器 DSTATCOM进行选型， 明确充电站的拓扑 结构。 2.如权利要求1所述的改善电能质量的 电动汽车充电站设计方法， 其特征在于， 步骤A 中计算直流电压的表达式如下： 上式中， Vdc表示直流电压， VL‑L表示交流侧的线电压， m表示调制比。 3.如权利要求1所述的改善电能质量的 电动汽车充电站设计方法， 其特征在于， 步骤A 中确定稳压电容的表达式如下： 上式中， C表示稳压电容， Pdc表示最大直流充电功率， f表示电网频率， ΔVdc表示纹波电 压。 4.如权利要求1所述的改善电能质量的 电动汽车充电站设计方法， 其特征在于， 步骤B 中， 确定斩波器在充电模式下的电感值的表达式如下： 上式中， Lbf表示电感值， D表示占空比， Vb表示电池端的充放电压， D＝Vb/Vdc， fs表示斩 波器的开关频率， ΔIL表示纹波电流； 确定斩波器在电池向电网反向放电模式下的电感值的表达式如下： 上式中， D表示占空比， D＝(Vdc‑Vb)/Vb。 5.如权利要求1所述的改善电能质量的 电动汽车充电站设计方法， 其特征在于， 步骤B 中， 确定斩波器的滤波电容的表达式如下： 上式中， Cb表示滤波电容， ΔVb表示电池的电压波动值， ΔIL表示纹波电流， fs表示斩波 器的开关频率。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115549161 A 26.如权利要求1至5任一项所述的改善电能质量的电动汽车充电站设计方法， 其特征在 于， 步骤C中， 计算接口电感的表达式如下： 上式中， Li表示接口电感， m表示调制比， Vdc1表示配电网静止同步补偿器DSTATCOM的直 流侧电压， a表示过 载系数， fs表示斩波器的开关频率， Icr表示补偿电流占额定电流的比例； 计算直流稳压电容的表达式如下： 上式中， Cdc表示直流稳压电容， 表示配电网静止同步补偿器DSTATCOM直流电压的 控制目标值， k1表示电容上的能量波动率， Vph表示三相电压的相电压， I表示配电网静止同 步补偿器DSTATCOM无功补偿的额定电流， t表示配电网静止同步补偿器DSTATCOM直流母线 电压波动回复时间。 7.一种改善电能质量的电动汽车充电站控制方法， 应用于权利要求1至6任一项所设计 的充电站， 其特 征在于， 包括： 在充电过程中， 对电动机车电池的充放电电压以及SOC进行控制， 其中， 对电动机车电 池的充电 电压的控制， 具体表达式如下： 上式中， Vb1表示电池端的充电电压， Vo表示电池电压常数， Ri表示电池内阻， i表示电池 充放电电流， K表示极化常数， Q1表示电池最 大容量， q表示电池提取容量， i*表示电池低频动 态电流， Ae‑Bq表示电池端充电电压的指数分量， 其中， A表示指数电压常数， B表示电池容量 提取系数， e表示指数常数； 对电动机车电池的放电 电压的控制， 具体表达式如下： 上式中， Vb2表示电池端的放电 电压； 对SOC的控制， 具体表达式如下： 上式中， Q2表示电池指数容 量常数， i(t)dt 表示归一 化充电时间t时刻的充电 电流。 8.如权利要求7所述的改善电能质量的电动汽车充电站控制方法， 其特征在于， 方法还 包括： 通过读取并 网点PCC的三相电压Vabc， 再经过锁相环获得ωt值； 将电网电压从abc坐标转换到dq坐标系中， 表达式如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115549161 A 3