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申请/专利权人：青岛高科通信股份有限公司

摘要：本发明提供了一种直流充电桩的输出电能计量误差减小方法，属于直流充电桩技术领域，包括：实时采集充电桩的电流、电压、电能计量、负载率等数据。对电流和电压数据进行多元混合分解,得到稳定分量和变动分量。建立电压稳定分量、输入电压变动分量、输入谐波、负载率等与电流变动分量和电压变动分量的函数关系,并建立相应的系数矩阵。基于系数矩阵,计算出电流和电压的误差补偿量。将误差补偿量应用到原始电流和电压数据,得到修正后的数据,并基于此重新计算经过误差修正的电能计量数据。该方法通过对充电桩数据的深度分析和误差补偿,可以提高电能计量的准确性,解决了难以在复杂的充电环境下提高直流充电桩输出电能的计量精度的技术问题。

主权项：1.一种直流充电桩的输出电能计量误差减小方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、实时采集直流充电桩输出电能过程中的电流数据、电压数据、电能计量数据、充电桩负载率、充电桩输入电压、充电桩输入谐波；S20、对所述电流数据进行多元混合分解计算，得到电流稳定分量和电流变动分量；S30、对所述电压数据进行多元混合分解计算，得到电压稳定分量和电压变动分量；S40、对所述充电桩输入电压进行多元混合分解计算，得到输入电压稳定分量和输入电压变动分量；S50、建立所述电压稳定分量、输入电压变动分量、充电桩输入谐波、充电桩负载率与所述电流变动分量、电压变动分量的函数关系，记为变动关系，并根据所述变动关系，分别建立充电电流变动系数矩阵和充电电压变动系数矩阵；S60、基于所述充电电流变动系数矩阵和充电电压变动系数矩阵，计算充电电流稳定系数矩阵和充电电压稳定系数矩阵；S70、基于充电电流稳定系数矩阵和充电电压稳定系数矩阵，对所述电流数据、电压数据，计算电流误差补偿量以及电压误差补偿量；S80、将计算得到的电流误差补偿量和电压误差补偿量应用于原始的电流数据和电压数据，得到修正后的电流数据和电压数据：其中，修正后的电流数据＝原始电流数据+电流误差补偿量；其中，修正后的电压数据＝原始电压数据+电压误差补偿量；S90、使用修正后的电流数据和修正后的电压数据采用积分法重新计算电能，得到经过误差修正后的电能计量数据；其中，对所述电流数据进行多元混合分解计算，得到电流稳定分量和电流变动分量的步骤，具体是使用经验模态分解结合希尔伯特-黄变换的方法对采集的电流数据进行多元混合分解： 其中，式中，It是原始电流信号；cit是第i个本征模态函数IMF；rnt是残余项；ait是瞬时幅值；θit是瞬时相位；ωit是瞬时频率；n是分解层数；电流稳定分量和电流变动分量的提取包括，电流稳定分量： 电流变动分量： 其中ζ是一个阈值，默认表示的向下取整，用于区分稳定和变动分量；其中，对所述电压数据进行多元混合分解计算，得到电压稳定分量和电压变动分量的步骤，具体是使用小波包变换结合自适应阈值去噪对采集的电压数据进行多元混合分解： 其中，ψj,kt＝2j2ψ2jt-k；dj,k＝∫Utψj,ktdt；式中，Ut是原始电压信号；dj,k是小波系数；ψj,kt是小波基函数；j是尺度参数；k是平移参数；J是最大分解层数；电压稳定分量和变动分量的提取包括电压稳定分量： 电压变动分量： 其中J1是一个阈值，默认表示的向下取整，用于区分稳定和变动分量；其中，对所述充电桩输入电压进行多元混合分解计算，得到输入电压稳定分量和输入电压变动分量的步骤，具体是使用变分模态分解方法对输入电压进行多元混合分解： 其中，式中，Uin是原始输入电压信号；uξ是第ξ个分解模态；ωξ是第ξ个模态的中心频率；K是模态数量；δt是狄拉克德尔塔函数；*表示卷积操作；输入电压稳定分量和变动分量的提取包括输入电压稳定分量： 输入电压变动分量： 其中K1是一个阈值，默认表示的向下取整，用于区分稳定和变动分量；其中，所述变动关系，具体表示如下： 式中，Us是电压稳定分量；是输入电压变动分量；H是充电桩输入谐波；L是充电桩负载率；Iv是电流变动分量；Uv是电压变动分量；所述变动关系，分解为两个子函数，包括电流变动分量函数、电压变动分量函数，其中，所述电流变动分量函数，表示如下： 所述电压变动分量函数，表示如下： 其中，所述电流变动分量函数，具体表示如下： 所述电压变动分量函数，具体表示如下： 其中，ZH是考虑谐波影响的等效阻抗，表示为： 式中，Z0是基频阻抗，Hn是第n次谐波分量，ρn是权重系数；φx和ψx是激活函数，包 括ReLU、tanh或sigmoid中的任意两种；wk,vk,γk,μk,bk,ck是神经网络的权重和偏置参数； α1,α2,α3,β1,δ1,δ2,δ3,δ4,λ,η是模型参数，通过训练数据进行优化；是神经网络隐藏层的 节点数； 其中，所述充电电流变动系数矩阵，具体表示如下： 所述充电电压变动系数矩阵，具体表示如下： 其中，所述充电电流稳定系数矩阵，具体表示如下：SI＝M0-MI；式中，M0为5x5的单位矩阵；所述充电电压稳定系数矩阵，具体表示如下：SU＝M0-MU；其中，基于充电电流稳定系数矩阵和充电电压稳定系数矩阵，对所述电流数据、电压数据，计算电流误差补偿量以及电压误差补偿量的步骤，具体包括：步骤1、定义输入数据，包括：Imeasured为测量的电流数据；Umeasured为测量的电压数据；Inominal为额定电流值；Unominal为定电压值；SI为充电电流稳定系数计算矩阵；SU为充电电压稳定系数计算矩阵；步骤2、计算电流初始误差和电压初始误差：ΔIinitial＝Imeasured-Inominal；ΔUinital＝Umeasured-Unominal；步骤3、将电流初始误差、电压初始误差和系统参数构建成向量：E＝[ΔIinitial,ΔUinitial,ΔH,ΔL]T；其中，ΔH和ΔL分别是谐波和充电桩负载率的偏差，通过实时测量获得；步骤4、使用充电电流稳定系数矩阵和充电电压稳定系数矩阵计算补偿量： 式中，SIi,j和SUi,j分别是SI和SU矩阵的第i行第j列元素；Ej是误差向量的第j个元素；ω是充电桩输入电流的角频率；t是时间；其中eiωt引入了时间依赖性，和引入了相位调整；步骤5、为了提高补偿的准确性，引入一个加权因子α0α1，得到电流误差补偿量：ΔIfinal＝α·ΔIcomp；电压误差补偿量：ΔUfinal＝α·ΔUcomp。

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