V2G模式下的电动汽车充放电控制思路探究与讨论

电动汽车属于动态负荷,充电行为的随机性较强,对电网具有较大影响。当电动汽车大规模无序充电的过程中,在很大程度上降低了电网运行的安全可靠性。因此,人们要积极探索科学有效的控制措施,控制电动汽车有序充放电,改善相应区域电网的负荷特性,确保电网运行的稳定性、经济性。基于此,本文首先对V2G技术进行了阐述,然后分析了V2G双向充放电装置的基本结构,提出相应的控制策略,最后深入探究V2G控制系统的设计。

一种V2G模式下计及开断概率和负荷转移概率的配电网可靠性评估算法

基于配电网的有向网络模型,提出了一种V2G模式下计及设备开断概率和负荷转移概率的配电网可靠性评估算法。首先分析了网络中元件故障后的传播路径和传播特性,引入期望对可靠性指标进行描述,进而建立了配电系统可靠性分析模型。在V2G模式下,该算法根据电动汽车充放电动态概率模型将电动汽车等效为备用电源,再根据其额定功率,确定电动汽车的最大供电范围和对该范围内各区域的供电次序,计算可靠供电概率,从而建立电动汽车充放电随机性与供电可靠性之间的映射。RBTS母线6馈线4系统算例分析表明,电动汽车接入配电网后,能够显著改善配电网局部的供电可靠性。

基于空间矢量调制的非隔离型V2G系统共模电流抑制

从系统高频共模等效模型入手,分析确定产生共模电流的激励源;改进传统抑制共模电压空间矢量调制(SVM)算法,优化三相三电平车网互动(V2G)开关状态转换次序,形成五段式去冗余SVM算法,有效抑制共模电压,但三相三电平V2G中点电位不平衡会对共模电压产生影响,限制了共模电流抑制效果。提出了从控制算法和拓扑改进2条途径分别实现中点电位平衡的控制方法。采用控制算法途径时,引入虚拟空间矢量调制(NTV2),剔除输出共模电压幅值较大的冗余小矢量,保证了共模电流抑制效果;重新定义虚拟小矢量和虚拟中矢量,在新型虚拟矢量空间下,提出分区域的混合调制策略,使其开关频率固定,通过控制开关周期内的平均中线电流为零实现中点电位平衡。采用拓扑改进途径时,调制方式仍采用上述五段式去冗余算法,以抑制共模电流;在直流母线处引入H桥平衡电路(或与之等效的单桥平衡电路),根据中点电位的偏移方向,选择平衡电路工作模式来调整直流母线电容所带电荷量,从而抑制中点电位的偏移,并可设置电压误差滞环,进一步增强了该方法的普适性和鲁棒性。仿真实验验证了理论分析和2套协同控制策略的正确性。

基于电动汽车V2G技术的多端口集成车载变换器研究

双向功率变换器是实现电动汽车V2G(Vehicle to grid)技术的关键性设备。引入集成技术,利用共享车载驱动电机和驱动电力电子变换装置,提出一种新的集成式双向车载功率变换器。它既可以将电动汽车蓄电池能量回馈给电网,又可完成蓄电池充电功能。集成式功率变换器具有单相、三相充/放电接口,实现了一机多口,增强了车载系统的紧凑性。分析不同充/放电模式下的集成功率变换器拓扑,给出了充/放电模式下的控制策略。最后,给出了仿真和试验结果,验证了多端口集成车载功率变换器的可行性。

基于时空互补的电动汽车有序充电

为减小电动汽车的充电行为对区域配电网的影响,即减少配电网负荷峰值的增加。本文综合考虑不同用户类型的电动汽车在居民小区、政府部门和商业区的行驶规律、停车规律、充电需求,以实现整个区域配电网削峰填谷为目标,提出了一种在V2G(vehicle-to-grid)模式下,通过分时电价引导的不同负荷类型电动汽车从时间和空间上双重互补进行有序充电的方法。以IEEE RBTS-5系统的第1,2条10 k V线路负荷需求为例,用蒙特卡洛方法模拟了本文所提的方法,验证了时空互补有序充电的方法对区域配电网总负荷削峰填谷的有效性。

需求响应下的电动汽车充电设施配置模型

随着双碳目标、新基建等政策的推行,电动汽车数量增长成为必然的趋势,电动汽车用户将成为需求响应的重要主体之一。用户在参加需求响应的过程中将会改变电动汽车充电时间以及电量,带来充电负荷需求的时空迁移,原有的充电设施规划结果需要调整。基于此,考虑价格型需求响应以及激励型需求响应对电动汽车规划结果的影响,首先从用户角度出发,以用户充电成本最低为目标函数建立不同需求响应模式下电动汽车充电行为模型,并提出峰谷电价下的电动汽车需求响应策略,预测充电需求时空分布;在给定初选站址的情况下,从投资者的角度出发,以建设运营总利润最大化为目标建立充电设施规划模型,对充电站是否建设以及建设规模进行规划。最后应用算例对不考虑需求响应、考虑价格型需求响应、考虑激励型需求响应下的电动汽车充电设施进行规划,并对需求响应参与度、需求响应价格对运营商投资收益率的敏感性进行了分析。

电动汽车充电模式对区域电网负荷特性的影响

电动汽车的大规模发展对电网来说可谓机遇与挑战并存,无序充电将对电网带来冲击,智能充电则能优化电网的运行。分析不同类型电动汽车的充电行为,通过建立即插即充、夜间充电、智能充电等充电模式下各类电动汽车负荷模型,分析不同充电模式对区域电网负荷特性的影响。结果表明,合理利用电动汽车负荷和储能特性将有助于降低电网最大负荷和峰谷差,平稳负荷,提高电网的设备利用率。

三相PWM整流器高阶积分端末滑模控制策略

针对目前三相PWM整流器中PID控制器控制精度不高、鲁棒性较差,且传统积分滑模控制器滑模面抖振现象仍较大等问题,提出了一种三相PWM整流器电流内环高阶积分端末滑模控制策略。该控制策略结合了积分滑模面和端末滑模面,形成一种积分端末滑模面,从而获得有限的收敛时间,降低了稳态误差。并通过结合高阶滑模控制思想和传统P控制策略,提出一种高阶滑模趋近率,使得开关函数出现在控制量高阶方程中,有效降低了滑模面的抖振现象。最后,通过仿真试验证明了该策略的正确性和可行性。

电动汽车能源供给模式及其对电网运营的影响

电动汽车充电站为电动汽车运行提供能量补给,是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。分析了电动汽车发展对电网公司带来的挑战和机遇,比较研究了不同充电对象能源供给服务模式,探讨通过V2G技术实现车辆与电网能量双向交换的可行性。