基于STM32F407有序交流充电桩控制系统设计

为了配合居民区或办公区内电动汽车智能充电网络优化的调度,从充电桩的角度出发,研制了一款基于STM32F407芯片动态有序调节功率输出的单相交流充电桩控制系统。主要包括改进型的控制导引电路、车辆唤醒检测电路和4G通信网络模块电路等。采用RT-Thread实时操作系统开发控制系统软件程序,给出详细设计流程和充电控制方法,通过样机实验数据波形验证及实际工程应用,所设计的单相交流有序充电桩控制系统具备响应运营平台下发的有序充电策略,实时调节CP线上的PWM占空比,达到控制车辆车载充电电流的目的,动态调节输出功率,能够引导电动汽车进行有序充电,起到了平衡区域内电网用电秩序的作用。

电动汽车移动无线充电系统研究与应用

为了解决电动汽车充电难和充电安全的问题,提出了一种电动汽车路段式移动无线充电系统。介绍了该系统的组成、工作原理及其充电过程。在充电路段地下埋设间隔设置的能量发射线圈,能量发射线圈连接地面供电电路,地面供电电路连接一个地面控制单元。通过在至少两个能量发射线圈间设置一个车体检测装置,在车辆底盘布置磁道钉的方式,当电动汽车行驶至车体检测装置上面的路面时,地面控制单元控制车辆行驶过的一个能量发射线圈与地面供电电路之间的连接断开,有效避免充电线圈空载的现象,提高了充电效率,避免了能源浪费。此无线充电系统已在实际工程铺设的百米路段中得以验证,实现了电动汽车在运营线路上的在线补电。

自动充电机械臂的运动学分析和样机研究

为有效解决电动车辆自动充电机械臂定位精度与运动稳定性的问题,本文采用ADAMS仿真软件系统对创建的机械臂三维模型展开运动学仿真,再根据D-H方法创建机械臂运动学模型,基于运动学模型,采用蒙特卡罗法分析自动充电机械臂的工作空间,并进行仿真与实验分析。研究表明,本次设计的机械臂结构方案具有可行性,且该机臂的运动轨迹合理。通过分析机械臂工作空间,明确自动充电机械臂能够提供充电服务的区域范围,经实验验证,该机械臂的充电工作空间精准。实验分析表明,自动充电机械臂的运行稳定性与驱动性能良好,有效控制加工装配与电机转速误差,有助于进一步提升机械臂的定位能力。

基于长周期暂态信号分析的电机驱动变换器直流母线电容在线状态监测

直流母线电容作为电机驱动变换器中最薄弱的元件之一,其老化会导致系统故障的概率增大,因此对电容老化进行在线监测至关重要。针对现有监测方法存在经济性差、采样频率高、影响系统正常运行等问题,提出一种基于长周期暂态信号分析的电容在线监测方法,用于估计电机驱动变换器直流母线等值串联电容(equivalent series capacitance,ESC)。首先,根据系统负载切换过程建立共节点感-容等值暂态模型,分析长周期暂态信号特点。其次,推导基于长周期暂态信号的在线监测模型,确定监测程序启动判定条件。然后,提出一种基于多项式重构的电容电流基线校准方法,消除传感器零漂影响,提高监测精度。最后,仿真和实验表明所提出方法的监测精度满足电容监测的要求。

基于双模式变频移相调制的单级式双有源桥型DC-AC变换器

针对单级式双有源桥(DAB)型DC-AC变换器关断电流较大和软开关范围有限的问题,该文提出一种双模式变频移相调制策略。首先,对DAB变换器的单移相(SPS)调制和扩展移相(EPS)调制进行时域分析,得到其功率传输特性;然后,分析变换器的关断电流与软开关条件,得到移相比和开关频率约束方程;在此基础上,分析双模式间的移相比边界条件,提出变换器运行模式的切换机制,从而在实现变换器单级功率变换的同时,保证全范围软开关并降低低压侧的关断电流;最后,通过仿真和实验验证了所提调制策略的有效性与可行性。

基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略

基于模块化多电平变换器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)是实现交直流混合配电网柔性互联及能量多向流动的关键装备。针对固态变压器输入级MMC子模块电容纹波电压过大,导致装置的体积和成本增加的问题,提出一种基于比例重复控制的MMC-SST改进纹波电压抑制策略。首先利用基于比例重复控制的电容电压闭环得到调整后的功率移相角。然后,通过双有源桥变换器将子模块电容纹波功率传递到低压直流母线,从而有效抑制MMC子模块的各频次纹波电压,达到减小电容值的目的。最后,仿真结果表明在网侧电压对称或不对称工况下,基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略均具有良好的纹波电压抑制能力。

基于滑模PI控制的电动汽车集群出力与调频联合优化

电动汽车(EV)集群在参与电网调频时,持续大量的出力可能会导致系统频率出现超调现象,且会增加系统的调频成本和对EV集群的补偿成本。在保证系统频率稳定的前提下,为了协调EV集群与发电机的出力,提出了基于滑模比例-积分(PI)控制的发电机和EV集群联合优化方法,并以系统调频成本和频率稳定为目标,对EV集群的车辆投入比例进行优化。考虑私家车、公交车、出租车这3种类型EV参与电网辅助调频,建立了EV集群参与微电网调频的单区域系统模型,通过滑模PI对EV集群进行控制,在保证频率稳定的情况下,显著减小EV集群出力;进一步对EV集群车辆投入比例参数进行优化,显著降低系统的调频成本。对发电机容量充足、不足的工况进行仿真,并对比参数优化前、后的结果,验证了所提联合优化方法的有效性和经济性。

一种新型多电平逆变器及其模块化分析

为改善传统多电平逆变器有源器件数量较多以及扩展结构复杂的问题,该文提出一种降低器件数量且可模块化扩展的多电平逆变器。该逆变器由分压电容单元、开关电容单元和两个半桥组成,使用1个直流电源、4个电容、8个开关管和2个二极管实现2倍电压增益和九电平交流输出电压。该逆变器通过2个半桥代替后端H桥转换输出电压极性,可以有效降低开关管总电压应力;在所提逆变器的模块化扩展结构中,电容逐级充电的工作方式进一步提高了电压增益和输出电平数。该文研究逆变器的工作状态、调制策略、电容分析、参数计算并进行拓扑对比。最后,通过仿真与实验验证了所提逆变器的可行性和理论分析的正确性。

基于分时电价的光储充放一体机控制策略研究

针对传统的光储充一体化电站设备分散、占地面积大的问题,设计了高度集成光伏、储能、V2G充放电机等单元的系统架构,并提出了一种基于分时电价的光储充放一体机控制策略。该策略根据车辆归家时剩余电量和分时电价,制定不同时段的工作模式,然后构建以配电网负荷波动最小和充电总费用最少为目标的数学模型,基于控制流程和车辆行为特性的概率分布,利用蒙特卡洛法进行算例仿真。仿真结果表明,所提策略能很好地发挥削峰填谷、平滑负荷曲线的作用,有效增强配电网抗冲击能力和新能源的消纳能力,同时大幅降低了车主的充电总费用。

计及天气因素影响的V2G有序充放电控制策略研究

为了解决V2G充放电系统参与电网互动,但缺乏有序管理的问题,提出一种计及天气因素影响的有序充放电控制策略。所提策略以天气数据的欧式距离为依据,改进了BP神经网络的训练样本选择方法,训练后的网络模型,能可靠预测充放电机的有功或无功功率调节值。MATLAB的仿真结果表明,控制策略在充电或放电模式下,都能及时进行有功或无功支撑。最后,基于该控制策略的60 kW充放电机,在虚拟电厂中的示范应用数据证明,充放电机能够结合当前电网状态,达到功率调度的预期目标,可有效避免电动汽车充放电能量的无序流动,增强电网应对指标异常的能力。

无电源点储能电源

为了提高电动工程车工作效率,提出一种无电源点储能电源。详细分析无电源点储能电源的多种工作模式及充补电流程,并进行测试分析验证。结果表明所提装置可实现电动工程车在无电源点生产工地内连续运行问题,也可作为应急电源为工地生产生活提供应急电能支撑。