充电拓扑网络和充电系统中直流接触器控制系统及方法与流程

1.本发明属于电力电子技术领域，特别涉及充电拓扑网络和充电系统中直流接触器控制系统及方法。


背景技术：

2.随着各类用电设备的飞速发展，充电设备也越来越多。例如，以电动汽车为新能源汽车发展规划，成为节能减排、推动产业升级的重大工程。充电设备为用电设备提供能量补给，成为了用电设备的重要支撑系统。
3.近年来大功率柔性智能充电系统逐步发展，各种由直流接触器搭建的矩阵回路也越来越多，现有充电系统在使用时的输出功率一定，无法根据不同需求输出合适的功率，缺乏安全控制充电系统准确调整输出功率的控制方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种充电拓扑网络和充电系统中直流接触器控制系统及方法，以解决终端功率分配过程中造成充电不稳定的技术问题，保证系统绝对安全前提下可以准确的根据模块分配属性的变化动态调整充电继电器切换达到系统所有终端充电稳定，从而保证系统以最优的状态进行输出。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种充电拓扑网络，包括：
7.多组功率模块、多组直流接触器及多组终端；
8.所述多组直流接触器包括：多组第一直流接触器、多组第二直流接触器和多组主直流接触器；
9.所述多组功率模块由至少两组功率模块组成；
10.所述每组功率模块连接有至少一组第一直流接触器，所述多组第一直流接触器串联形成环形结构；所述每组功率模块分别通过一组主直流接触器与对应终端连接；
11.所述每组功率模块通过一组第二直流接触器，电连接所述环形结构上任一一组不相邻的功率模块所连接的直流接触器。
12.本发明进一步的改进在于：所述功率模块通过一组第二直流接触器，电连接环形结构上任一一组不相邻的功率模块所连接的主直流接触器，形成星型结构。
13.本发明进一步的改进在于：所述终端的数量与主直流接触器的数量相同。
14.本发明进一步的改进在于：当所述功率模块为偶数时，且所述功率模块均匀设置在所述环形结构上时，所述每组功率模块通过一组第二直流接触器，电连接所述环形结构上正对角线位置上的一组其他功率模块所连接的主直流接触器。
15.本发明进一步的改进在于：每一个终端的充电都由三条大通道组成，且每条大通道都由两条小支路组成。
16.本发明进一步的改进在于：多组直流接触器包括：多组第一直流接触器k1、k2、k3、
k4、k5、k6；多组第二直流接触器k7、k8、k9和多组主直流接触器km1、km2、km3、km4、km5、km6；
17.多组功率模块包括功率模块p1、p2、p3、p4、p5、p6；
18.第一直流接触器k1、k2、k3、k4、k5、k6串联形成环形结构；功率模块p1、p2、p3、p4、p5和p6分别通过一组主直流接触器km1、km2、km3、km4、km5、km6与对应终端m1、m2、m3、m4、m5和m6连接；
19.功率模块p1通过第二直流接触器k7连接功率模块p4；功率模块p2通过第二直流接触器k8连接功率模块p3；功率模块p3通过第二直流接触器k9连接功率模块p6。
20.第二方面，本发明提供一种充电系统中直流接触器控制系统，包括：充电拓扑网络和控制器；所述控制器包括：
21.终端分配模块：根据每个终端所需的功率，分配合适的功率模块；
22.对应模块：根据所分配的功率模块，得到对应功率模块下直流接触器的闭合情况；
23.终端校验模块：根据每终端校验原则校验对应模块得到的数据，得到该终端的接触器闭合情况；
24.系统整合模块：将所有终端的接触器闭合情况进行整合得到每个终端下直流接触器的闭合情况；
25.系统校验模块：根据系统校验原则，校验系统整合模块得到的数据，得到系统最终执行结果。
26.第三方面，本发明提供一种充电系统中直流接触器控制系统的控制方法，包括以下步骤：
27.获得各个终端的功率模块分配结果；
28.根据分配的功率模块，得到各功率模块对应的直流接触器的闭合期望；
29.根据终端校验原则对该终端各功率模块与直流接触器的闭合进行判断，得到终端的期望结果；
30.将各终端的期望结果进行整合得到系统的期望结果；
31.根据系统校验原则对系统的期望结果进行判断，得到系统最终的执行结果。
32.本发明进一步的改进在于：所述终端校验原则是指在该终端下存在吸合期望的同一个接触器在对应不同功率模块时只能有一个吸合状态和一个断开状态其余状态都为未知，满足此原则的接触器在该终端中期望为吸合，其余情况皆为断开。
33.本发明进一步的改进在于：所述系统校验原则是指在各终端中存在吸合期望的同一接触器在对应不同终端时只有一个，只能有一个吸合状态和一个断开状态其余状态都为未知，满足此原则的接触器在系统中期望为吸合，其余情况皆为断开。
34.相对于现有技术，本发明的有益效果是：
35.1、本发明通过吸合不同的接触器形成不通的通道连接不通的功率模块形成终端的功率池，达到功率切换目的，可以实现大功率充电系统中充电的动态切换保证系统稳定运行。
36.2、本发明的控制方法通过两种校验方式可以有效提前识别因为命令加工错误的原因导致系统异常引发的安全风险并拒绝执行保护系统，有效提高系统运行稳定性与运行效率。
附图说明
37.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
38.图1为本发明一种充电拓扑网络示意图；
39.图2为充电系统中直流接触器控制系统的结构框图；
40.图3为本发明中任一终端mi的期望表加工方法示意图；
41.图4为充电系统中直流接触器控制系统中终端m1的功率示意图。
具体实施方式
42.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
43.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
44.实施例1：
45.如图1所示，本发明中的充电拓扑网络，包括：多组功率模块、多组直流接触器及多组终端；
46.多组直流接触器包括：多组第一直流接触器k1、k2、k3、k4、k5、k6；多组第二直流接触器k7、k8、k9和多组主直流接触器km1、km2、km3、km4、km5、km6；
47.多组功率模块包括功率模块p1、p2、p3、p4、p5、p6；第一直流接触器k1、k2、k3、k4、k5、k6串联形成环形结构；功率模块p1、p2、p3、p4、p5和p6分别通过一组主直流接触器km1、km2、km3、km4、km5、km6与对应终端m1、m2、m3、m4、m5和m6连接；
48.每组功率模块通过一组第二直流接触器，电连接所述环形结构上任一一组不相邻的功率模块所连接的主直流接触器相连。
49.功率模块通过一组第二直流接触器，电连接环形结构上一组其他功率模块所连接的主直流接触器，可以形成星型结构，本发明中的充电拓扑网络为环形加星型。
50.终端的数量可以为六个，且主直流接触器的数量与终端相同。
51.功率模块为六个，且功率模块均匀设置在环形结构上；功率模块p1通过第二直流接触器k7连接功率模块p4；功率模块p2通过第二直流接触器k8连接功率模块p3；功率模块p3通过第二直流接触器k9连接功率模块p6。
52.如图4所示，以m1为例，终端m1的充电中第一直流接触器有六组分别为k1、k2、k3、k4、k5和k6表示，功率模块的数量为六个，第一充电功率单元可分别用p1、p2、p3、p4、p5和p6表示，主直流接触器可分别用km1、km2、km3、km4、km5和km6表示，终端的数量也为六个分别用m1、m2、m3、m4、m5和m6表示，k1、p2、k2、p3、k3、p4、k4、p5、k5、p6、k6和p12连接组成环形结构。
53.终端m1的充电由三条大的通道组成，即由k6组成的通道1其支路为k6
‑
k5和k6
‑
k9，由k1组成的通道2其支路为k1
‑
k8和k1
‑
k2，由k7组成的通道3其支路为k7
‑
k4和k7
‑
k3；每条通道都由2条支路组成，最终通过吸合不同的接触器形成不通的通道连接不同的功率模块
形成终端m1的功率池，达到功率切换目的，每个终端的充电与此类似，此处不再一一赘述。
54.实施例2
55.请参阅图2所示，一种充电系统中直流接触器控制系统，包括：实施例1所述的充电拓扑网络和控制器；所述控制器包括：
56.终端分配模块：根据每个终端所需的功率，分配合适的功率模块；
57.对应模块：根据所分配的功率模块，得到对应功率模块下直流接触器k1
‑
k9的闭合情况；
58.终端校验模块：根据每终端校验原则校验对应模块得到的数据，得到该终端的接触器闭合情况；
59.系统整合模块：将所有终端的接触器闭合情况进行整合得到每个终端下直流接触器k1
‑
k9的闭合情况；
60.系统校验模块：根据系统校验原则，校验系统整合模块得到的数据，得到系统最终执行结果。
61.实施例3
62.请参阅图3所示，本发明提供一种充电系统中直流接触器控制系统的控制方法，包括以下步骤：
63.获得各个终端的功率模块分配结果；
64.根据分配的功率模块，得到各功率模块对应的直流接触器的闭合期望；
65.根据终端校验原则对该终端各功率模块与直流接触器的闭合进行判断，得到终端的期望结果；
66.将各终端的期望结果进行整合得到系统的期望结果；
67.根据系统校验原则对系统的期望结果进行判断，得到系统最终的执行结果。
68.本发明中，所述终端校验原则是指在该终端下存在吸合期望的同一个接触器在对应不同功率模块时只能有一个吸合状态和一个断开状态其余状态都为未知，满足此原则的接触器在该终端中期望为吸合，其余情况皆为断开；
69.本发明中，所述系统校验原则是指在各终端中存在吸合期望的同一接触器在对应不同终端时只有一个，只能有一个吸合状态和一个断开状态其余状态都为未知，满足此原则的接触器在系统中期望为吸合，其余情况皆为断开；
70.i号终端mi根据自身的功率模块分配结果px，分别查看匹配的功率模块与接触器关系表见表1，得出对9个接触器期望结果表。
71.例如：m1号终端模块分配结果为：p1,p4,p6；查表可得，接触器期望结果如见下表2：
72.表中c表示闭合、o表示断开、u表示未知。
73.表1
[0074][0075]
表2
[0076][0077][0078]
如图4所示，可确定m1终端中模块与接触器对应关系，即每需要分配一个功率模块就需要吸合的上一级的接触器，断开的下一级的接触器，即可得出表1匹配的功率模块与接触器关系。其中出现有多个吸合时需要在里边选一个正确的结果，即通过该接触器两端的功率模块是否分配一致来确定，如果分配一致则认为该接触器可以吸合该通路可联通。
[0079]
根据终端mi的接触器表，对当前终端mi接触器表中的接触器命令进行校验得出终端mi的接触器期望。校验方法为：每个期望吸合的接触器对应的模块中只有一个吸合和一个断开其余为未知，即一个模块只能期望一个接触器吸合。满足要求的即为需要吸合的，其余均为断开指令。即得出最终mi终端期望指令。
[0080]
以表1为例进行说明。对终端m1的每一列接触器进行判读，查看是否有吸合期望看，k6列的接触器吸合期望只有一个p6，断开期望只有一个p1，其余为未知，因为满足要求，置k6为吸合，同理k7也置位吸合，如表3所示。最终得出m1终端的期望结果如表4所示。
[0081]
表3
[0082][0083][0084]
可以看到，k6，k7期望吸合指令唯一。
[0085]
表4
[0086]
终端k1k2k3k4k5k6k7k8k9m1oooooccoo
[0087]
将各个终端mi的接触器指令进行汇总，得出系统的期望指令。
[0088]
例如，系统所有终端期望如表5所示：
[0089]
表5
[0090]
终端k1k2k3k4k5k6k7k8k9m1oooooccoom2ooooooooom3ooooooooom4ooooooooom5ooooooooom6ooooooooo
[0091]
对系统期望指令表中的每个接触器进行判断，判断原则如下：每个接触器吸合动作只能有一个终端发起，如果有多个终端发起，则该指令失效。得出系统最终执行结果。
[0092]
以表5系统期望指令表为基础进行判断得出最终系统中每个接触器的实际执行动作命令。实际执行命令如表6所示。
[0093]
表6
[0094][0095][0096]
判断过程如下：分别遍历每一列，查看是否有吸合指令，如果吸合指令且是唯一则得出该接触器为吸合否则置相应的接触器为断开，如表7所示。
[0097]
表7
[0098]
终端k1k2k3k4k5k6k7k8k9m1oooooccoom2ooooooooom3ooooooooom4ooooooooom5ooooooooom6ooooooooo
[0099]
可以看到，k6，k7期望吸合终端唯一。
[0100]
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
[0101]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。