[發明專利]一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法及系統

有效

• 申請號: 202010519496.9
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111638485B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 宋曉林;馬燁;孫剛;陳金猛;梁灑佳;周振宇;曾翔君;曹劉炎
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R35/04
• 分類號: G01R35/04
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 黃瑞華

本發明公開了一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法及系統，屬于電能計量技術領域；所述方法使用脈沖虛功率源作為標準源，校準被測電能表；標準脈沖虛功率源由穩態測試源、標準表、開關陣列和控制器組成；通過控制動態誤差，對穩態電壓U，穩態電流I以及時間t_on進行測量可獲得電能的準確值；通過控制標準脈沖虛功率源模擬動態變化負荷和高頻紋波電流，可測試電能表在變動負荷條件下的計量準確度問題。本發明輸出的脈沖虛功率實現了量值溯源，可作為標準源法實現電能表的校準，全面準確地評估直流電能表電能計量的性能。

技術領域

本發明屬于電能計量技術領域，涉及電動汽車充電樁用直流電能表檢定技術領域，特別涉及一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法及系統。

背景技術

電動汽車作為新能源戰略的重要組成部分，正在飛速發展中。根據電動汽車使用的車載電池的特性，大中型電動汽車一般采用直流方式充電。由于充電時的直流電壓為400～800V，電流為0～500A，市場上原有的直流電能表在功能上無法適應充電樁電能計量的需要。如采用交流側使用交流電能表計量電能，會將整流時的電能損耗算在了用戶側，增加用戶充電費用，不利于電動汽車個人用戶的普及。目前，市場上的直流電能表大多只能進行直流穩態測量，對直流充電過程中的電壓電流變化適應性較差；且忽略電力電子變流中產生的高頻紋波功率，會造成直流電能計量超差。

目前所采用的基于標準源和標準表法都只涉及對直流表的穩態精度進行計量，存在的問題包括：

第一，電池或超級電容的整個充電過程是一個功率不斷變化的過程，而非平穩不變的，因此當前基于穩態功率檢定的方法不適用這些功率變動的場合。

第二，目前的直流電能表其原理上對高頻紋波電流引起的損耗是不計算的，且對電能表的檢定方法也不涉及高頻紋波功率的計量；對于電池壽命將近的電池，其內電阻會顯著升高，從而使電流紋波引起的功耗不能被忽略。

綜上，亟需研究直流電能表校準技術全面準確地評估直流電能表電能計量的性能，這有利于直流計量技術的發展，也對貿易結算合理計費進而推動電動汽車的普及具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法及系統，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明通過輸出準確可調的脈沖虛功率，模擬動態變化負荷和高頻紋波電流，通過校準和計算獲得可量值溯源的輸出電能累積值，作為標準源測試電能表面對功率變化和高頻紋波的表現，可解決直流電能表電能計量性能全面準確評估的問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法，包括以下步驟：

步驟1，穩態測試源輸出穩態電壓和穩態電流，投入開關陣列，輸出脈沖虛功率；

步驟2，調整穩態測試源改變輸出脈沖幅值；在校驗儀控制器上輸入參數，校驗儀控制器內部計算后，輸出對應的定時驅動信號，控制電源通道上的開關陣列，改變輸出脈沖的占空比和頻率，獲得需要的脈沖虛功率；

步驟3，通過標準表得到穩態測試源輸出的穩態電壓值U和穩態電流值I并輸入校驗儀控制器，結合導通時間t_on內部計算獲得脈沖虛功率源輸出的電能值；校驗儀控制器對被檢電能表輸出的電能脈沖計數，得到被檢電能表所測電能值；兩個電能值相比較，獲得被檢電能表計量誤差。

本發明的進一步改進在于，電源通道包括：電壓脈沖產生電路和電流脈沖產生電路，其上開關陣列由MOSFET組成；其中，電壓脈沖產生電路的電壓脈沖由SiC MOSFET Q1，Q2切換產生；電流脈沖產生電路中電流脈沖由MOSFET并聯組Q3，Q4切換產生；Q1，Q3分別用于控制電壓、電流輸出回路的開通關閉；Q2用于防止穩態電壓源短路，Q4用于防止穩態電流源開路并選擇電流是否輸出到負載；