V2G充放电机的设计及其仿真

随着电动汽车的广泛应用和智能电网的发展,电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid,简称V2G)技术变得越来越重要。充放电机作为电网和电动汽车的接口,对于实现两者间的能量双向流动至关重要。研究并设计了基于四象限AC/DC变流器和双向DC/DC变流器的V2G充放电机,用以控制电网与电动汽车蓄电池间的能量流动;AC/DC变流器利用瞬时功率理论和电流模式闭环控制,实现了其与电网之间有功功率和无功功率的解耦控制;DC/DC变流器分别采用基于蓄电池充电电压、充电电流和基于中间直流母线电压的闭环控制,对应实现了蓄电池充电时的多段模式和放电时的功率调节。利用MATLAB/SIMULINK系统全面地仿真了V2G充放电的多种工况,仿真结果表明,该充电机能实现V2G所要求的相应功能,实现能量的双向流动满足用户的需求。     

电网谐波条件下基于复矢量的单相V2G系统直接功率控制

为实现在单相电网电压畸变条件下车网互联(V2G)系统的灵活直接功率控制,首先将复矢量引入电网谐波条件下的单相瞬时功率计算,分析了电网电压畸变时的单相有功功率与无功功率的成分。在建立单相V2G系统复矢量信号模型的基础上,设计复数控制器实现了功率稳定与并网电流谐波抑制2个独立目标的控制,并采取功率前馈控制改善了系统动态性能。最后,搭建了3.5 k V·A单相V2G系统的MATLAB/Simulink仿真模型与实验系统,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性以及所提控制方案的有效性。     

基于模糊控制的区域电动汽车入网充放电调度策略

提出一种基于模糊控制的电动汽车入网(V2G)充放电调度策略。首先,提出V2G管理系统的整体结构,其主要由有序充电调度系统和V2G变流器控制系统组成,前者合理安排各充电桩的充放电功率,实现削峰填谷的辅助功能;后者响应上层调度下发的功率指令,控制实际充放电行为,提供稳定的电能变换和能量交换的接口。然后,在有序充电调度系统中综合当前配电网的负荷特点,对当前接入充电站的全部电动汽车进行调配,并采用模糊控制算法计算充放电功率并下发给各充电桩,改善区域电网的负荷特性,实现削峰填谷的辅助功能。最后,通过仿真实验证明所提有序充电调度系统在满足电动汽车充电需求的同时,能够充分地利用电动汽车负荷的灵活性;在实现对电网削峰填谷的同时,有效地避免了电网负荷低谷时段大量电动汽车充电引起新负荷尖峰的问题。     

风电电动汽车协同利用对电网风电接纳能力的影响

建立包含电动汽车充、放、耗电约束的风电电动汽车协同利用模型,根据决策变量的不同将充放电模式分为自由充电、不含V2G(Vehicle to grid)和含有V2G的风电电动汽车协同利用。以风电利用率和风电在电网能源结构中电量占比作为衡量水平,分析不同充电模式、电动汽车数量和风电装机容量下的风电接纳能力。含有V2G的风电电动汽车协同利用能够最大限度提高电网风电接纳能力,且在风电装机容量较大时更能显示出含有V2G的协同利用充放电模式的优势,含有V2G的风电电动汽车协同利用是实现大规模风电并网的有效方式,同时一定负荷和风电装机水平的电网存在一个最佳匹配的电动汽车数量。     

一种无延时的单相光伏并网功率控制方法

针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统,提出一种无延时的兼具无功补偿功能的并网功率控制方法,使系统在向电网和本地负载快速提供有功电能的同时,也能提供负载所需的无功电能。该方法由无功电流检测、电压电流双环控制、功率前馈及电网电压前馈构成。提出的无延时单相无功电流检测方法,解决了传统单相无功电流检测存在较大延时的不足;电压外环采用比例积分(proportion integration,PI)控制实现逆变器直流侧稳压;电流内环采用准谐振PR控制实现并网电流的零稳态误差控制,并降低电网频率偏移对电流的影响;引入功率前馈加快系统响应;引入电网电压前馈降低电压畸变或扰动造成的电流畸变。给出了并网功率控制系统的设计,分析了准谐振PR控制中不同控制参数对系统性能的影响,并选取了合适的设计参数。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于虚拟电机的V2G新型充放电控制策略

为了提高电动汽车车辆到电网(V2G)的稳定性,增强其友好互动,设计了一种新型电动汽车V2G充放电模型,并提出了基于虚拟电机的电动汽车V2G充放电控制策略。电动汽车DC接口采用虚拟直流电机控制,电网AC接口采用虚拟同步电机控制。与传统V2G结构相比,在两侧接口处采用隔离型双向DC/DC变换器连接。在此基础上,对于虚拟直流电机的参数整定,根据电动汽车初始电池荷电状态(SOC)确定阻尼系数以决定电动汽车组的功率分配,并根据SOC的变化实时调节虚拟惯量以提高电动汽车参与电网频率调节的能力。在不同电网状态下对具有不同初始SOC的电动汽车采用所提控制策略进行仿真测试,结果表明,该策略能够在兼顾电动汽车用户需求的同时,有效协调V2G功率双向流动,并减少并网点谐波电流,进而维持电网稳定运行。     

智能电网背景下电动汽车并网的作用分析

分析电动汽车参与V2G服务并网后对电网的影响。介绍了电动汽车充放电的特性,并分别从削峰填谷、负荷率、配电网电压3个方面阐述了电动汽车参与V2G服务并网后的有利前景。通过分析与验证,得到以下结论:电动汽车参与V2G服务并网后,对电网可起到削峰填谷的作用,同时可以增大负荷率,提高电力设备的利用率,对配电网可起到在低谷期降低线路电压、高峰期升高线路电压的作用,有利于电网的安全、稳定、经济运行。     

考虑插入式电动汽车的电力系统调频控制

插入式电动汽车作为分布式可控负荷接入智能电网并参与电网调频,越来越受到关注。为了实现大规模插入式电动汽车参与电网的调频控制,借助车辆到电网(V2G)技术,实现能量在电动汽车和电网之间的流动。考虑电池的充电/放电特性,构建响应系统频率偏差的插入式电动汽车功率调整模型。在此基础上,进一步提出考虑插入式电动汽车参与调频的电力系统动态模型。最后,SIMULINK仿真结果表明该模型能够很好地响应系统频率偏差,对提高系统频率的稳定性以及实现电网的快速恢复具有重要意义。     

光储式电动汽车充电站微网运行及V2G实现研究

研究光储式电动汽车充电站微网运行模式,对电网的经济稳定运行和低碳的实现具有重要的意义。提出了一种光储式电动汽车充电站微网结构,详细介绍了其结构及功能实现。其中,双向DC/DC采用限幅电流闭环控制;双向AC/DC借鉴微网控制策略,当处于并网整流及PQ逆变控制模式下采用电压外环、电感电流内环控制,当处于离网V/f及Droop逆变控制模式下采用电压外环、电容电流内环控制。文中还搭建了相应的Simulink仿真平台,仿真结果表明,系统在并网模式下能够快速稳定地实现V2G技术,且孤岛模式下亦能稳定运行和可靠供电。对于新型电动汽车充电站的设计和工程实现具有切实的参考价值。     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统的比例–积分–谐振并网控制

提出双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的比例–积分–谐振(proportional integral resonant,PIR)并网控制方法,以实现电网电压不平衡工况下 DFIG 风力发电系统的并网控制.并网控制器由同步旋转坐标系中的比例–积分控制器和谐振控制器组成,比例积分控制器控制定子 d-q轴电压的直流分量,谐振控制器控制定子 d-q 轴电压的交流分量,使其分别实现对电网 d-q 轴电压直流、交流分量的精确跟踪.该比例–积分–谐振并网控制策略具有无需采用正负序分离算法,无需设计负序控制器等优点.仿真结果表明,该并网控制策略在电网电压平衡和不平衡条件下,均可控制DFIG 定子电压实现对电网电压的精确跟踪.     

规模化电动汽车与电网互动的方案设想

提出了规模化电动汽车与电网互动的方案设想,分析了规模化电动汽车与电网之间的互动方式及目标,设计了互动的市场机制以及协调控制策略。并基于控制策略,从功能以及与信．g-交互等方面提出了互动协调控制系统的建设方案设想．为今后电动汽车大规模接入后与电网之间能量和信息的双向互动提供了研究方法和思路。     

考虑电动汽车集群的互联电网负荷频率分散预测控制

随着大量电动汽车接入互联电网,其移动的充电模式会给电网带来一定的冲击,反过来,电动汽车作为一种移动式储能单元可参与互联电网调频,但目前的研究都是集中式或分散式的V2G控制上.在电动汽车储能电池动态模型的基础上,构建含电动汽车集群的多区域互联电网负荷频率控制模型,基于广域监测系统,结合模型预测控制实现了多区域电网负荷频率广域分散预测控制.在MATLAB/Simulink中搭建三区域互联电网模型,并进行仿真分析.算例结果表明,电动汽车作为移动式储能单元参与互联电网调频,可以在短时间内平抑电网频率波动;而文中提出的广域分散预测控制方法较经典的PI控制方法,能将三区域电网的频率偏差限制在更小的范围内波动,又能较快地恢复至稳态值.     

基于虚拟同步策略的电动汽车V2G技术在多能互补系统中的研究及应用

为解决大规模电动汽车单向充电造成的电网冲击和线路负荷过重问题,开展了电动汽车V2G技术在多能互补系统中的应用研究。首先,对比分析了多种典型的多能互补系统拓扑结构的技术优缺点,在基于共交流母线的多能互补系统中应用V2G技术。其次,提出基于虚拟同步机的V2G自主有功-无功控制策略,优化设计虚拟惯量、阻尼系数等关键参数,模拟传统发电机组的机电暂态特性,实现系统自主调压调频,解决光伏发电的间歇性和随机性带来的电网指标波动问题。然后,搭建了典型的多能互补系统,并进行仿真验证。结果表明,基于虚拟同步机的V2G设备能主动跟踪并网点频率、电压变化,及时提供有功、无功功率支撑,有效保障电网运行的稳定性。最后,研制了基于虚拟同步策略的500 kW大功率V2G设备,并在示范项目中成功应用,验证了所提方法的有效性。     

基于V2G的电动汽车无功功率补偿技术

近年来电动汽车得到了快速发展,非车载充电机等与此匹配的充电设施也大量分布在公共场所。考虑到无功功率对电网的不利影响和V2G(vehicle to grid)技术,研究了电动汽车通过非车载充电机在满足用户充电需求且不损害电池寿命的前提下对电网进行合理的无功补偿。基于瞬时无功理论和解耦控制设计控制环节,对信号做出快速响应。最后在PSCAD/EMTDC的平台上进行仿真,仿真结果表明,电动汽车在充电的同时,可以通过非车载充电机对电网进行合理的无功功率补偿,既可以满足用户的充电需求,又可以调节电网无功功率,充分利用了电动汽车资源,拓展了V2G技术,让V2G技术的实施更加具有可行性。     

基于虚拟同步策略的电动汽车V2G充放电系统研究及样机实现

为了解决大规模电动汽车和大容量新能源接入电网导致的电网负担加重及频率、电压等关键指标波动问题,提出将虚拟同步(Virtual Synchronous,VS)控制策略应用于电动汽车双向充放电(Vehicle-to-Grid,V2G)系统中.首先设计基于虚拟同步原理的充放电系统结构,其次在VS控制器中设计虚拟惯量、阻尼及励...     

Real-time vehicle-to-grid control forfrequency regulation with high frequencyregulating signal

The large-scale popularization of electric vehicles (EVs) brings the potential for grid frequency regulation. Considering the characteristics of fast response and adjustment of EVs, two control strategies of automatic generation control (AGC) with EVs are proposed responding to two high frequency regulating signals extracted from area control error (ACE) and area regulation requirement (ARR) by a digital filter, respectively. In order to dispatch regulation task to EVs, the capacity of regulation is calculated based on maximum V2G power and the present V2G power of EVs. Finally, simulations based on a two-area interconnected power system show that the proposed approaches can significantly suppress frequency deviation and reduce the active power output of traditional generation units.     

基于V2G的双向AC/DC变换器控制技术及电流畸变问题的研究

随着智能电网和电动汽车技术的发展,V2G(vehicle-to-grid)概念受到越来越多的关注,其核心思想在于电动汽车和电网的双向互动,通过调度实现电动汽车的有序充放电,缓和新能源发电接入电网带来的波动,优化电网运行。双向变换器是实现V2G技术的核心装置,其不仅需要实现能量的双向流动,还要能够控制输入输出的电能质量,这便对变换器的控制提出了更高的要求。针对双向变换器的关键控制技术进行了分析、比较,选取了单极性PWM调制和平均电流控制作为本文所提双向变换器的控制策略;同时就单极性调制下电流过零点畸变的问题进行了理论分析,并且提出了一种改进的过零点控制策略。最后通过一个3 k W的双向AC/DC变换器实验平台证实了所提方法的有效性和可行性。     

电动汽车充换电示范站中的有序充放电措施

未来,随着电动汽车在数量上的增加,电动汽车的充电将对电网产生很大的影响。从车辆并网系统和有序充放电运营管理系统2个方面介绍了省级电动汽车充换电示范站中的有序充放电措施：在车辆并网系统方面,设计了双向智能充放电装置,探讨了基于峰谷电价的充放电控制系统和充换电监控系统;在运营管理方面,提出了电池梯次利用和全寿命周期管理方法,并阐述了有利于有序充放电的计量计费管理系统和电池快速更换系统的结构、原理和实现手段。