一种车载双向充电机、电动汽车及电网谐波补偿方法

摘要

本发明提供一种车载双向充电机、电动汽车及电网谐波补偿方法，其中，车载双向充电机包括：第一检测元件，检测驻地电网的电流和电压；计算单元，与第一检测元件连接，用于根据检测到的电流和电压，计算驻地电网的电能质量，根据驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，并输出谐波电流补偿指令至补偿电流控制器；补偿电流控制器，与计算单元连接，用于根据计算单元输出的谐波电流补偿指令，控制动力电池提供的电源生成补偿电流；以及切入设备，用于将补偿电流注入驻地电网。通过本发明能够对驻地电网的谐波进行有源补偿，从而改善驻地电网的电能质量。

权利要求

1.一种车载双向充电机，其特征在于，所述车载双向充电机包括：第一检测元件、计算单元、补偿电流控制器以及切入设备；其中，所述第一检测元件，检测驻地电网的电流和电压；

所述计算单元，与所述第一检测元件连接，用于根据检测到的电流和电压，计算所述驻地电网的电能质量，根据所述驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，并输出所述谐波电流补偿指令至所述补偿电流控制器；

所述补偿电流控制器，与所述计算单元连接，用于根据计算单元输出的谐波电流补偿指令，控制动力电池提供的电源生成补偿电流；

所述切入设备，用于将所述补偿电流注入所述驻地电网。

2.根据权利要求1所述的车载双向充电机，其特征在于，所述车载双向充电机还包括：第二检测元件，与所述补偿电流控制器连接，用于检测动力电池的电池电压，并将所述电池电压输出至所述补偿电流控制器；以及绝缘栅双极型晶体管，分别与所述补偿电流控制器、动力电池以及所述切入设备连接；

其中，

所述补偿电流控制器根据所述电池电压以及所述谐波电流补偿指令，形成脉冲宽度调制信号并输出至所述绝缘栅双极型晶体管，控制所述绝缘栅双极型晶体管导通或断开。

3.根据权利要求1所述的车载双向充电机，其特征在于，所述切入设备包括：滤波电感、投切开关以及软启动电路板。

4.根据权利要求1所述的车载双向充电机，其特征在于，所述第一检测元件包括：电网电压检测模块，检测驻地电网的电压；以及

电网电流检测模块，检测驻地电网的电流。

5.根据权利要求4所述的车载双向充电机，其特征在于，所述计算单元包括：电能质量计算模块，根据所述电网电压检测模块检测到的电压和所述电网电流检测模块检测到的电流，计算所述驻地电网的电能质量；

电流计算和指令生成模块，根据所述驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，并产生对应的谐波电流补偿指令。

6.根据权利要求4所述的车载双向充电机，其特征在于，所述电网电压检测模块和电网电流检测模块分别为传感器元件。

7.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括动力电池以及如权利要求1至6任一项所述的车载双向充电机，所述动力电池与所述车载双向充电机连接。

8.一种电网谐波补偿方法，采用如权利要求1至6任一项所述的车载双向充电机，其特征在于，所述方法包括：通过所述第一检测元件检测驻地电网的电流和电压；

将所述第一检测元件检测到的所述驻地电网的电流和电压输出至所述计算单元，使所述计算单元根据所述驻地电网的电流和电压，计算所述驻地电网的电能质量，根据所述电能质量计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，并将所述谐波电流补偿指令输出至所述补偿电流控制器；

通过所述补偿电流控制器根据所述谐波电流补偿指令控制所述动力电池提供的电源生成补偿电流；

将所述补偿电流通过所述切入设备注入所述驻地电网。

说明书

一种车载双向充电机、电动汽车及电网谐波补偿方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电动汽车技术领域，特别是指一种车载双向充电机、电动汽车及电网谐波补偿方法。

背景技术

[0002] 在电网使用中不可避免的会产生谐波，目前电网的谐波补偿主要采用无源补偿和有源补偿的方式，其中无源补偿主要是利用电容、电感等无源器件进行补偿；有源补偿主要是用单独的有源电力滤波器(Active power filter，APF)实现。另外，随着电动汽车的普及，现有的电动汽车上大都会携带几十度电(即车载双向充电机)，作为一个“移动电站”，既可从电网充电，也可以将电动汽车动力电池的电能转换为交流电对外输出。现有电动汽车的车载双向充电机具备从驻地电网为电动汽车充电以及为外部负载供电的功能，但无法对驻地电网的谐波进行补偿，不能改善驻地电网的电能质量。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种车载双向充电机、电动汽车及电网谐波补偿方法，能够对驻地电网的谐波进行有源补偿，改善驻地电网的电能质量。

[0004] 第一方面，本发明实施例提供一种车载双向充电机，该车载双向充电机包括：第一检测元件、计算单元、补偿电流控制器以及切入设备；其中，

[0005] 第一检测元件，检测驻地电网的电流和电压；

[0006] 计算单元，与第一检测元件连接，用于根据检测到的电流和电压，计算驻地电网的电能质量，根据驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，并输出谐波电流补偿指令至补偿电流控制器；

[0007] 补偿电流控制器，与计算单元连接，用于根据计算单元输出的谐波电流补偿指令，控制动力电池提供的电源生成补偿电流；

[0008] 切入设备，用于将补偿电流注入驻地电网。

[0009] 其中，该车载双向充电机还包括：

[0010] 第二检测元件，与补偿电流控制器连接，用于检测动力电池的电池电压，并将电池电压输出至补偿电流控制器；以及

[0011] 绝缘栅双极型晶体管，分别与补偿电流控制器、动力电池以及切入设备连接；其中，

[0012] 补偿电流控制器根据电池电压以及谐波电流补偿指令，形成脉冲宽度调制信号并输出至绝缘栅双极型晶体管，控制绝缘栅双极型晶体管导通或断开。

[0013] 其中，切入设备包括：滤波电感、投切开关以及软启动电路板。

[0014] 其中，第一检测元件包括：

[0015] 电网电压检测模块，检测驻地电网的电压；以及

[0016] 电网电流检测模块，检测驻地电网的电流。

[0017] 进一步的，计算单元包括：

[0018] 电能质量计算模块，根据电网电压检测模块检测到的电压和电网电流检测模块检测到的电流，计算驻地电网的电能质量；

[0019] 电流计算和指令生成模块，根据驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，并产生对应的谐波电流补偿指令。

[0020] 其中，电网电压检测模块和电网电流检测模块分别为传感器元件。

[0021] 第二方面，本发明实施例提供一种电动汽车，电动汽车包括动力电池以及上述车载双向充电机，动力电池与车载双向充电机连接。

[0022] 第三方面，本发明实施例提供一种电网谐波补偿方法，采用上述车载双向充电机，该方法包括：

[0023] 通过第一检测元件检测驻地电网的电流和电压；

[0024] 将第一检测元件检测到的驻地电网的电流和电压输出至计算单元，使计算单元根据驻地电网的电流和电压，计算驻地电网的电能质量，根据电能质量计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，并将谐波电流补偿指令输出至补偿电流控制器；

[0025] 通过补偿电流控制器根据谐波电流补偿指令控制动力电池提供的电源生成补偿电流；

[0026] 将补偿电流通过切入设备注入驻地电网。

[0027] 与现有技术相比，本发明实施例提供的车载双向充电机、电动汽车及电网谐波补偿方法，通过计算单元根据驻地电网的电流和电压计算驻地电网的电能质量，进而计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，从而使补偿电流控制器根据谐波电流补偿指令，控制动力电池提供的电源生成补偿电流，再经切入设备将补偿电流注入驻地电网，能够对驻地电网的谐波进行有源补偿，从而改善驻地电网的电能质量。

附图说明

[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0029] 图1表示本发明实施例提供的车载双向充电机的结构示意图；

[0030] 图2表示本发明实施例提供的电网谐波补偿方法的流程示意图。

具体实施方式

[0031] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0032] 请参见图1，其示出的是本发明实施例提供的车载双向充电机的结构示意图，本发明实施例提供一种车载双向充电机，该车载双向充电机10包括：第一检测元件11、计算单元12、补偿电流控制器13以及切入设备14。

[0033] 其中，第一检测元件11，检测驻地电网的电流和电压；计算单元12，与第一检测元件11连接，用于根据检测到的电流和电压，计算驻地电网的电能质量，根据驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，并输出谐波电流补偿指令至补偿电流控制器13；补偿电流控制器13，与计算单元12连接，用于根据计算单元12输出的谐波电流补偿指令，控制动力电池20提供的电源生成补偿电流；切入设备14，用于将补偿电流注入驻地电网。

[0034] 在具体使用中，外部充电设备30接入于驻地电网用电回路，使驻地电网和外部充电设备30分别并联至一供电网络，电动汽车的车载双向充电机10与该外部充电设备连接，车载双向充电机10可以通过外部充电设备30给电动汽车充电，也可以将电动汽车动力电池20的电能转换为交流电对外输出。其中，车载双向充电机10的第一检测元件11检测驻地电网的电流和电压，并将检测到的驻地电网的电流和电压输出至计算单元12；计算单元12根据该驻地电网的电流和电压计算驻地电网的电能质量，并根据电能质量计算驻地电网需要补偿的谐波电流，从而产生对应的谐波电流补偿指令，然后将该谐波电流补偿指令输出至补偿电流控制器13；补偿电流控制器13接收到谐波电流补偿指令后，根据谐波电流补偿指令控制动力电池所提供的电能(电源)生成对应的补偿电流，该补偿电流通过切入设备14注入到驻地电网，对驻地电网的谐波进行有源补偿，从而改善驻地电网的电能质量。其中，该驻地电网可以为家庭电网，也可以为局域电网，例如小区电网。

[0035] 在一具体示例中，外部充电设备30为支持谐波补偿的单相交流充电桩，该充电桩串入驻地电网的用电回路，电动汽车的车载双向充电机10与该充电桩连接，该充电桩可以检测驻地电网用电的电流，并利用充电桩中满足国标要求的充电线缆中的空余的两个孔位将驻地电网负载电流观测量引入电动汽车的车载双向充电机10中，这样，车载双向充电机10通过第一检测元件11可以检测驻地电网的电流和电压。

[0036] 在一实施例中，该车载双向充电机10还可以包括：第二检测元件15以及绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)16。其中，第二检测元件15与补偿电流控制器13连接，用于检测动力电池20的电池电压，并将电池电压输出至补偿电流控制器13，这里，该第二检测元件15可以为传感器元件；绝缘栅双极型晶体管16，分别与补偿电流控制器13、动力电池20以及切入设备14连接；其中，补偿电流控制器13根据电池电压以及谐波电流补偿指令，进行脉冲宽度调制，形成脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号并输出至绝缘栅双极型晶体管16，控制绝缘栅双极型晶体管16导通或断开，从而将动力电池20提供的电源(直流电流)通过该绝缘栅双极型晶体管16生成对应的补偿电流，并输出至切入设备14，以通过切入设备14注入到驻地电网，实现驻地电网的谐波补偿。

[0037] 其中，在一实施例中，切入设备14包括：滤波电感、投切开关以及软启动电路板。通过滤波电感、投切开关以及软启动电路板，可以将补偿电流有效地注入驻地电网，以准确有效地实现对应的谐波补偿。

[0038] 在一实施例中，第一检测元件11可以包括：电网电压检测模块111以及电网电流检测模块112。其中，电网电压检测模块111，检测驻地电网的电压；电网电流检测模块112，检测驻地电网的电流。其中，在本发明实施例中，该电网电压检测模块111和电网电流检测模块112分别为传感器元件。

[0039] 进一步的，在一实施例中，计算单元12可以包括：电能质量计算模块和电流计算和指令生成模块。其中，电能质量计算模块，根据电网电压检测模块111检测到的电压和电网电流检测模块112检测到的电流，计算驻地电网的电能质量；电流计算和指令生成模块，根据驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，并产生对应的谐波电流补偿指令。

[0040] 另外，在一实施例中，该计算单元12和补偿电流控制器13可以分别为单独的单片机，也可以是设置在同一单片机上。

[0041] 另外，本发明实施例提供一种电动汽车，电动汽车包括动力电池20以及上述车载双向充电机10，动力电池与车载双向充电机连接。其中，该电动汽车的本体结构是现有技术，因此，本实施例中对于具体的电动汽车的本体结构不再赘述。并且，由于本发明实施例提供的车载双向充电机具备前述技术效果，因此，具有该车载双向充电机的电动汽车也应具备相应的技术效果。

[0042] 此外，参见图2，其示出的是本发明实施例提供的电网谐波补偿方法的流程示意图，本发明实施例提供一种电网谐波补偿方法，采用上述车载双向充电机，该方法可以包括以下步骤：

[0043] 步骤201，通过第一检测元件检测驻地电网的电流和电压。

[0044] 该步骤中，外部充电设备30接入于驻地电网用电回路，使驻地电网和外部充电设备30分别并联至一供电网络，车载双向充电机10与该外部充电设备连接，通过第一检测元件11检测驻地电网的电流和电压。在一示例中，外部充电设备30为支持谐波补偿的单相交流充电桩，该充电桩串入驻地电网的用电回路，车载双向充电机10与该充电桩连接，利用充电桩中满足国标要求的充电线缆中的空余的两个孔位将驻地电网负载电流观测量引入电动汽车的车载双向充电机10中，以使车载双向充电机通过第一检测元件11检测驻地电网的电流和电压。具体的，该步骤可以包括：通过电网电压检测模块111检测驻地电网的电压；通过该电网电流检测模块112检测驻地电网的电流。

[0045] 步骤202，将第一检测元件检测到的驻地电网的电流和电压输出至计算单元，使计算单元根据驻地电网的电流和电压，计算驻地电网的电能质量，根据电能质量计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，并将谐波电流补偿指令输出至补偿电流控制器。

[0046] 该步骤中，通过将第一检测元件11检测到的驻地电网的电流和电压输出至计算单元12，以供计算单元12根据该驻地电网的电流和电压计算驻地电网的电能质量，并根据该电能质量计算确定驻地电网需要进行补偿的谐波电流，从而产生对应的谐波电流补偿指令，然后将该谐波电流补偿指令输出至补偿电流控制器13，为后续步骤做准备。具体的，该步骤可以包括：通过电能质量计算模块根据电网电压检测模块检测到的电压和电网电流检测模块检测到的电流，计算驻地电网的电能质量；通过电流计算和指令生成模块根据驻地电网的电能质量计算需要补偿的谐波电流，并产生对应的谐波电流补偿指令。

[0047] 步骤203，通过补偿电流控制器根据谐波电流补偿指令控制动力电池提供的电源生成补偿电流。

[0048] 该步骤中，通过补偿电流控制器13接收计算单元12输出的谐波电流补偿指令，并根据该谐波电流补偿指令控制动力电池所提供的电能(电源)生成对应的补偿电流。

[0049] 步骤204，将补偿电流通过切入设备注入驻地电网。

[0050] 该步骤中，通过切入设备14将补偿电流注入到驻地电网，以对驻地电网的谐波进行有源补偿，从而改善驻地电网的电能质量。

[0051] 在一实施例中，当车载双向充电机10还可以包括：第二检测元件15以及绝缘栅双极型晶体管16，步骤203可以包括：通过第二检测元件15检测动力电池20的电池电压，并将电池电压输出至补偿电流控制器13；通过补偿电流控制器13根据电池电压以及谐波电流补偿指令，形成脉冲宽度调制信号并输出至绝缘栅双极型晶体管16，以控制绝缘栅双极型晶体管16导通或断开。

[0052] 本发明实施例提供的车载双向充电机、电动汽车及电网谐波补偿方法，通过计算单元根据驻地电网的电流和电压计算驻地电网的电能质量，进而计算需要补偿的谐波电流，产生对应的谐波电流补偿指令，从而使补偿电流控制器根据谐波电流补偿指令，控制动力电池提供的电源生成补偿电流，再经切入设备将补偿电流注入驻地电网，能够对驻地电网的谐波进行有源补偿，从而改善驻地电网的电能质量。

[0053] 尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

[0054] 还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

[0055] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。