基于改进虚拟惯性控制的直流充电桩控制方法

直流充电桩充电速度快、效率高的优点使得电动汽车负载可以频繁投切,但其作为直流系统具有惯性小、阻尼弱的特点。为降低电动汽车负载投切对直流侧电压扰动的影响,文中提出一种基于改进虚拟惯性(virtual inertia,VI)控制的直流充电桩控制方法。首先,类比虚拟同步机(virtual synchronous machine,VSM)技术推出VI控制,赋予直流系统一定的惯性与阻尼支撑。其次,采用指令滤波反推积分滑模(command filter backstepping integral sliding mode,CFBISM)控制对VI控制进行改进,即采用积分滑模(integral sliding mode,ISM)控制优化VI控制,增强系统的鲁棒性,并采用指令滤波反推控制对其中关键参数进行重构,避免控制器出现计算膨胀现象,同时对电流内环采用改进ISM控制从而进一步提升控制效果。然后,通过Lyapunov稳定性判据证明所提控制方法的稳定性。最后,通过仿真对比验证了文中所提控制方法可将直流侧电压波动限制在2 V以内,动态响应速度提高约0.1 s,关键参数在稳态时的扰动限制在1 V左右,从而验证了其响应速度快、鲁棒性好的特性。

直流充电桩自动测试平台设计

近些年,为了推进新能源电动汽车行业的发展,国内各大城市都在着力建设直流充电桩等基础设施。由于传统人工或半自动化测试技术效率较低,且充电桩测试相对于电源测试来说复杂很多。企业迫切需要高效的自动检测平台快速检测大批量的充电桩,从而满足生产的需求。因此,研究与设计直流充电桩自动测试平台对解决上述问题具有重要意义。该文按照国家标准设计两代电动汽车直流充电桩自动测试系统。第一代测试平台每次仅可测试一台直流充电桩,第二代自动测试站可以同时测试多台直流充电桩。同时该文在自动测试软件的优化问题上提出组合测试及电气特性测试的优化策略。

大容量直流充电桩集群的调峰研究

在新能源政策倡导的发展趋势下,我国新能源汽车的发展已取得了长足的进步,随之增加的是电动汽车的电池能量密度。相应的电动汽车动力电池充电的直流充电桩的功率越来越高,使得直流充电桩的充电功率在配电层总负荷功率中的占比越来越大,这对配电网的规划建设带来新的挑战。根据电动汽车充电过程的随时可中断性,提出在电动汽车的总规模达到一定数量时,可以通过灵活控制电动汽车的总体充电功率,从而达到为电网调峰的目的。通过对电动汽车充电桩的功率和控制模式的分析,得出当直流充电桩的数量及其总功率在配电网负荷中的占比达到一定规模时,在集群控制模式下,更加适合参与配电网层的调峰。

基于灵活虚拟惯性控制的直流充电桩协同控制

直流系统具有小惯性、弱阻尼特征,而直流充电桩系统的负载投切相对频繁,会对母线电压稳定产生较大的影响。采用灵活虚拟惯性控制技术作为一次控制,使直流充电桩系统具备一定的惯性与阻尼支撑,从而改善直流充电桩控制系统的动态性能;采用惯性中心协同控制策略作为二次控制,调整各充电桩系统的输入电能,并对虚拟参数进行二次调节,从而保障各系统能在不同的参数下实现电压响应的一致性;利用反推法重新构造电流内环,以弥补传统比例积分控制动态性能较弱的问题。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

电动汽车直流充电桩电源模块研究与设计

为了提高电动汽车直流充电桩的充电效率与品质参数,对充电桩的电源模块进行了两级式设计。前级功率因数校正电路采用三相三线制三电平VIENNA整流电路拓扑结构,通过SVPWM方式划分矢量空间,将三轴坐标系转化为两轴坐标系,判定参考矢量的路径,将零矢量插入到相邻的基本矢量中,确定七分段式矢量切换顺序与作用时间,调节电容中点平衡系数γ使整流电路中电容中点平衡。后级DC⁃DC转换电路采用全桥LLC谐振变换器提高输出电压的幅值并实现电气隔离,对影响谐振网络的参数进行分析。通过技术方案确定参数设计,采用Matlab/Simulink软件进行系统仿真,结果显示,VIENNA整流电路输出功率因数接近于1,DC⁃DC转换电路输出直流电压提高到710 V,输出电流为21 A,波纹系数小于1%,充电桩充电的效率和品质得到提高。

电动汽车充电桩与市政LED设施一体化建设经营模式

针对当前电动汽车充电桩建设滞后问题,考虑市政LED(发光二极管)设施与电动汽车直流充电桩均采用低压直流电作为直接能源供给,提出了将充电桩与市政LED设施进行一体化建设的模式。通过比较目前已有的3种充电桩建设模式即政府主导模式、电网企业主导模式、汽车厂商主导模式的优劣,引入了民营资本主导模式。结合中国当前充电桩推广的实际情况,提出中国现阶段实行政府、电动汽车厂商、电网企业及民营资本四方联合投资建设充电桩的运营模式建议。

成型绝缘件在高压变压器中的应用

成型绝缘件在变压器绝缘中的采用为减小尺寸、降低损耗以及提高绝缘可靠性提供了重要手段。设计、制造最终使用好成型绝缘件的前提是准确地分析、计算其使用工况下能受到的各种应力及其分布。为此,详细介绍了变压器绝缘系统电场分布的分析与计算,并对国内绝缘件的发展与应用进行了探讨。目前,国内以承担特高压交直流输变电设备制造的几家变压器厂为代表的主要企业已掌握了高水平的分析、计算软件,能够满足成型件使用的分析计算。而几个主要成型件生产企业,也在原材料选择、质量控制等各方面有了很大提高。通过双方共同合作,在设计、制造、使用方面加大科研投入,其成果和产品基本满足了高压交直流变压器绝缘的要求。近几年在交直流特高压设备上也有不同程度的采用,其试验结果和设备运行状态均良好,为我国变压器行业的自主化程度提高起到了一定的促进作用。

电动汽车直流充电桩控制系统的设计

以微处理器STM32F407为主控芯片,分析了直流充电桩控制系统的各个模块功能,完成了电源电路,电能计量电路,继电器控制电路的设计;在硬件电路的基础上,按照控制要求进行软件的设计,控制信息经5G通信网络进行传递。经过对系统硬件、软件的运行测试及优化,整个控制系统响应快,运行安全稳定,输出电压精度高,操作方便。

直流充电桩半桥LLC谐振电路设计

针对现行充电桩存在充电时间长、充电桩体积大以及开关损耗大等问题,提出一种基于软开关的半桥LLC谐振电路,作为直流充电桩DC-DC变换器的主电路,为车载电池充电。根据电路拓扑结构及理论分析,在Matlab/Simulink中搭建了DC-DC变换器的主电路仿真模型,通过分析输出的电压和电流波形可知,设计的变换器电路能够输出稳定且优质的电能。结果表明设计的半桥LLC谐振电路,可以大幅度降低直流充电桩DC-DC变换器的开关损耗,可减小充电桩体积,满足电动汽车充电桩在高频率应用场合下开关损耗小且充电效率高的要求,可在电动汽车变换器中推广应用。

基于复系数PI控制器的电动汽车V2G充放电技术研究

实现V2G(Vehicle-to-grid)功能是电动汽车规模化充电的必然趋势,目前电动汽车充电机仅能实现能量由电网到动力电池的单向流动,对于直流充电桩,更是存在功率耦合导致动态性能较差的问题。本文针对电动汽车直流充电桩的V2G充放电技术,提出一种基于复系数PI控制器的矢量控制方法,通过建立系统的复数域模型,推导出复系数PI控制器的传递函数,消除系统的不对称复极点,实现旋转坐标系下有功和无功分量的解耦,根据参数设计方案,搭建基于MATLAB/simulink软件的仿真模型以及实验原理样机。仿真和实验结果表明,本文提出的V2G充放电技术在实现充放电双向切换的同时,能够有效实现功率解耦,提高系统的动态性能。

考虑电磁兼容特性下电动汽车直流充电桩测试装置的模块化设计及应用

直流充电桩现场测试装置内部为强弱电相结合,易产生电磁干扰而影响装置正常工作,降低测量精度。为了抑制测试装置内部的电磁干扰问题,分析了非平行传输线缆的电磁串扰,并在不同参数下进行了串扰仿真计算,同时利用ANSYS Maxwell电磁场仿真软件进行电磁屏蔽仿真及方案设计。基于上述方案研发了一套用于现场测试的模块化直流充电桩测试装置,其包含电源模块、计量模块、通信模块、控制模块和中央处理单元共5个子模块,实现了测试装置的紧凑化装配及模块化连接,并通过硬件结构和安装布局实现设计及现场应用。现场测试结果表明该装置通信稳定、运行可靠,电气量参数测试精度满足设计要求。

一种基于V2G技术的电动汽车充电桩的充放电控制策略

根据电动汽车充电桩的特殊要求,选择了V2G充电桩的主电路拓扑,由三相电压型PWM整流器与双向DC/DC变换器组成.首先,分析三相电压型PWM整流器的工作原理和数学模型,采用一种新型的控制策略,即dq同步旋转坐标系下的电压电流双闭环的电压空间矢量控制策略.其次,分析双向DC/DC变换器的工作原理.最后,在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了整个系统的仿真模型,并对其仿真结果进行分析研究,证明该模型能够实现V2G功能.

电动汽车双向充电桩有限集模型预测控制研究

为提高电动汽车双向充电桩并网电流质量和抗干扰能力,并抑制其电流谐波,结合模型预测控制特性分析,提出了电动汽车双向充电桩的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法。首先,在同步旋转坐标系下建立了变流器的离散数学模型。然后,在传统模型预测控制基础上设计了输出电流的(k+2)时刻预测值,再将预测值和采样时刻的电流误差以及直流(DC)母线电压的误差作为价值函数的控制因子,寻求价值函数的最小解,以达到最优控制效果。仿真结果表明,相比传统比例积分(PI)前馈控制策略,FCS-MPC有效提高了DC母线电压的稳定性和抗干扰性,并将网侧电流控制在更低的总谐波失真水平下。考虑到组成价值函数控制因子的电压、电流、开关频率等物理量直观且易于采集,FCS-MPC方法可推广应用于同类的电力电子变换器。

电动汽车直流充电桩的硬件系统设计

在全球气候变暖和石油资源短缺的形势下,推动新能源汽车的发展将成为汽车行业一种新的发展方向。在大力发展新能源电动汽车行业的同时还应兼顾电动汽车充电设施的发展,因此对电动汽车充电桩的设计与研究显得十分必要。对电动汽车直流充电桩的硬件系统进行设计,主要的硬件电路包括安全监测电路、总压采集电路、温湿度检测电路、语音电路。软件包括主要流程图和温湿度检测流程图。

数字控制直流充电桩功率模块的设计

介绍一种直流充电桩功率模块的设计方案,选用隔离型全桥DC/DC拓扑,采用数字移相控制策略,应用ZVS软开关技术,输出电压连续可调。系统针对蓄电池的充放电特性,具有恒流、恒压和浮充的输出特性,满足电动汽车直流快充设备高速、高效的需求。分析了系统的工作原理,介绍了系统设计方案并给出了设计结果,最后通过样机试验证明方案切实可行,具有良好的工程实用价值。

基于小波阈值去噪的直流充电桩电能计量数据去噪算法研究

针对直流充电桩输出电压、电流中包含纹波导致直流电能计量准确性降低的问题,在研究直流电能计量算法基础上,分析纹波如何影响直流电能计量精度,并给出采用经典滤波法后的仿真结果,说明了经典滤波方法的有效性。提出了一种基于小波阈值函数去噪方法的现代滤波算法,对直流充电桩充电实测数据进行去噪处理,同时将改进函数与传统的软、硬阈值小波去噪法分别进行仿真结果对比分析,得到了趋势相同的直流充电数据,验证了改进小波阈值去噪算法对提高直流充电桩计量精度效果最好。

电力直流控制电源的缺陷分析及改进实践

分析了目前电力直流控制电源存在的缺陷及蓄电池组早期失效的原因,论述了均充操作对蓄电池组造成损害的现状及解决方法。提出将蓄电池组串联充电改为每只蓄电池独立充电的方法解决蓄电池过充和欠充问题以及蓄电池单只更换问题,通过为每只蓄电池设置备用通路的方法解决故障蓄电池自动旁路问题;提出将蓄电池充电模块数字化方法在不增加蓄电池接线的前提下解决蓄电池监控问题并实现蓄电池性能预警。对每项改进是否会带来新的应用问题进行了理论探讨和数据分析,提供了改进后样机的实测数据。

电动汽车充放电对电网的影响分析

介绍了目前电动汽车充放电技术的主要三种电能供给模式;交流充放电桩、直流充放电机和电动汽车充放电管理系统的主要作用与功能。重点分析了电动汽车充放电对电网负荷、电能质量、电网规划、配电网调度和继电保护、配电设备和电网交易等方面的影响。最后指出电动汽车的充电行为及其储能特性对未来电网运行的影响和作用将越来越大,研究大规模分布式的家庭充电的影响及电动汽车充放电控制策略将成为该领域的重点。

基于DSP+ARM的直流充电桩高精度电能表的研究

针对电动汽车直流充电桩充电时电能计量装置存在稳定性差、计量精度低等实际情况,从工程需求出发,进行了电能计量装置组成结构以及设计过程的分析和阐述。通过采用DSP+ARM结构方式,并应用新型的隧道磁阻传感器构建了电能计量装置,实现了参数的采集、计算、显示和存储等功能,特别地通过采用隧道磁阻电流传感器的结构方式,有效地改进了分流器长时间大电流充电时发热对电能计量带来的影响,经试验测试表明,系统方案具有可行性以及实用性,具有较好的应用空间。

电动汽车充电桩/机校验仪国内技术现状及溯源研究

电动汽车交流充电桩校验仪、电动汽车直流充电机校验仪是电动汽车充电桩/机的计量标准器,其准确可靠可为强检计量器具电动汽车充电桩/机的量值提供保证。通过对国内电动汽车充电桩/机校验仪的长期全面测试和理论研究,较全面掌握了电动汽车充电桩/机校验仪的生产水平和质量状态,在大量实际数据的支撑下,对最小电流、温度系数、失真度、纹波等进行了溯源研究,掌握了关键参数值和检测方法,为相关国家规程的编写打下坚实基础。