电动汽车充换电站参与电网调频控制策略研究

发布时间：2017-03-30 14:27

  本文关键词：电动汽车充换电站参与电网调频控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电动汽车由于其低排放、高性能等优点在近几年发展规模越来越大,电动汽车充换电网络的建设正在逐步完善。电动汽车充换电站集充电、换电、储能功能于一体,既可以作为电网的可控负荷,又可以作为旋转备用,将充换电站接入电网,协助传统调频机组进行频率调节,可以有效地平衡电网的频率波动,同时也可以减小风能、太阳能等新能源大规模接入对电网稳定性造成的威胁,具有重要的理论意义和应用价值。本文利用电动汽车充换电站的大量电池储能辅助电网进行频率调节,针对充换电站参与调频的控制策略以及如何对调频功率进行合理地分配展开研究,主要研究工作如下:第一,通过分析电力系统频率调节的基本原理,指出与传统调频方式相比,电动汽车充换电站参与系统调频的特点及优势,介绍了电动汽车充换电站参与调频的两种实现形式,分析实现调频过程所涉及到的几个关键问题。第二,针对实现调频的充放电系统拓扑结构进行了详细的分析,考虑调频系统的运行特点选择合适的主电路拓扑,并对主电路参数进行计算,调频过程中对电池组设定不同的响应级别,避免出现过充过放现象。第三,为了确保电动汽车充换电站有效地参与调频,根据电池组荷电状态计算充换电站的可调容量,并针对电池组荷电状态的差异,设计不同扰动情况下电池组的功率分配方法。第四,针对调频系统的不同工作模式采用了相应的充放电控制策略,在频率突然上升和突然下降两种情况下,基于电网三机九节点模型进行了动态仿真实验,验证了电动汽车充换电站在电网频率出现扰动时能迅速的准确响应电网的功率需求。最后,对电动汽车充换电站调频系统硬件部分和软件部分进行设计,并通过实验验证了系统的可靠性。为今后电动汽车接入电网辅助电网运行提供了参考。
【关键词】：电动汽车 充换电站 频率调节 功率分配
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491;TM732
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 课题研究背景及意义8-10
• 1.2 电力系统调频研究现状10-11
• 1.3 电动汽车参与调频研究现状11-14
• 1.4 论文主要研究内容14-15
• 第2章 电动汽车充换电站参与调频技术分析15-23
• 2.1 电力系统调频方式15-18
• 2.1.1 频率的一次调整16-17
• 2.1.2 频率的二次调整17-18
• 2.2 电动汽车充换电站参与调频的优势及实现形式18-21
• 2.2.1 电动汽车充换电站参与调频的优势18-19
• 2.2.2 电动汽车充换电站参与调频的方式19-21
• 2.3 电动汽车充换电站参与调频的关键问题分析21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 充换电站调频充放电系统结构设计23-37
• 3.1 充放电系统拓扑结构23-25
• 3.2 双向AC/DC变换器原理25-28
• 3.3 双向DC/DC变换器原理28-32
• 3.4 充放电系统主电路参数计算32-36
• 3.4.1 直流母线电压的确定32-33
• 3.4.2 直流母线电容参数33-34
• 3.4.3 交流侧电感参数34-35
• 3.4.4 电池侧电感电容参数35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 电动汽车充换电站调频系统控制策略37-52
• 4.1 电动汽车充换电站可调容量计算及功率分配37-42
• 4.1.1 可调容量计算37-38
• 4.1.2 功率分配方法38-42
• 4.2 三相电压型PWM整流器控制策略42-45
• 4.2.1 电压外环控制43-44
• 4.2.2 电流内环控制44-45
• 4.3 双向DC/DC变换器控制策略45-48
• 4.3.1 电池组充电控制46-47
• 4.3.2 电池组放电控制47-48
• 4.4 仿真分析48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 调频系统设计与实现52-62
• 5.1 调频系统硬件电路设计52-56
• 5.1.1 主控制器52-53
• 5.1.2 AD采样电路53-54
• 5.1.3 功率器件的选择54
• 5.1.4 驱动电路54-55
• 5.1.5 保护电路55-56
• 5.2 调频系统软件设计56-59
• 5.2.1 主程序设计56-57
• 5.2.2 电压电流采集子程序57-58
• 5.2.3 PWM中断子程序58
• 5.2.4 PI调节器子程序58-59
• 5.3 实验分析59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第6章 总结与展望62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

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