EV充电站微网为区域配电网提供UPQC功能研究

发布时间：2017-04-14 11:15

  本文关键词：EV充电站微网为区域配电网提供UPQC功能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电动汽车(EV)清洁、环保、节能,成为未来新能源汽车发展的主要方向,也是解决全球能源紧缺和环境污染问题的有效途径。随着电动汽车的普遍存在,电动汽车充电站也必不可少,由于其占地大投资多,充分利用电动汽车充电站成为了世界各国研究的方向。统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC)可以实现多重电能质量控制目标,但是因为价格昂贵且控制复杂而没有被广泛应用。本文旨在电动汽车充电站内构建UPQC并实现其功能,充分利用了电动汽车充电站资源,能在电动汽车正常充电的同时改善区域配电网的电能质量,节约开支,并有利于UPQC的推广应用。本文首先利用EV充电站现有的变流器和电动汽车群储能并另增一变流器构成UPQC结构,并提出双层双向DC/DC结构以实现电动汽车的并联充电。其次以经济性最优和对电网的影响最小为目标,综合考虑电池性能约束与用户充电需求,在电动汽车充电站内进行充电调度,使充电站以可控负荷的形式参与电网调控,有效规避电动汽车大规模充电对电网造成的负面影响。本文用直流电压控制器来维持直流侧电压的稳定,并采用小信号方法计算出稳压环的比例积分参数,实现在没有储能系统的情况下仅靠调节PI参数和小容量支撑电容来稳定直流侧的电压,以确保充电站内EV正常充电的同时,有效补偿区域配电网的电压跌落、过电压和电压畸变,并解决区域电网中非线性和不平衡负荷带来的电能质量问题,实现UPQC功能。对于EV的放电控制,我们仅在紧急情况下通过V2G将充电站作为紧急电源(EPS)。本文通过仿真对EV充放电及UPQC功能进行验证,仿真结果证实了本文提出的控制策略的有效性和优越性。
【关键词】：电动汽车(EV) 统一电能质量调节器(UPQC) V2G(Vehicle to Grid) 紧急电源(EPS)
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM727;U491.8
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 选题背景和意义11-12
• 1.2 电动汽车的研究现状12-14
• 1.2.1 电动汽车接入电网的影响12
• 1.2.2 电动汽车充放电管理国外研究现状12-13
• 1.2.3 电动汽车充放电管理国内研究现状13-14
• 1.3 微电网中电能质量问题研究现状14-17
• 1.4 本文主要的研究工作17-19
• 2 传统UPQC微网结构及控制策略19-37
• 2.1 传统UPQC微网拓扑结构及工作原理19-26
• 2.1.1 UPQC拓扑结构19-20
• 2.1.2 UPQC基本原理20-22
• 2.1.3 UPQC功率流动22-26
• 2.2 传统UPQC的低频数学模型26-28
• 2.3 传统UPQC的电压控制策略28-33
• 2.3.1 恒相电压补偿法29-30
• 2.3.2 同相电压补偿法30-31
• 2.3.3 最小能量补偿法31-33
• 2.4 传统UPQC的信号检测方法33-35
• 2.4.1 p-q检测方法33-34
• 2.4.2 ip-iq检测方法34-35
• 2.5 本章内容小结35-37
• 3 电动汽车充电站内构建UPQC的拓扑结构分析37-41
• 3.1 直流充电的电动汽车充电站基本结构37-38
• 3.2 UPQC的基本结构38
• 3.3 电动汽车充电站内构建的UPQC结构38-40
• 3.3.1 串并联变流器的基本结构39-40
• 3.3.2 双向DC/DC变换器的基本结构40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 电动汽车充电站内构建UPQC的控制策略41-61
• 4.1 电动汽车充电站控制方案42-49
• 4.1.1 电动汽车充电站与电网信息交互方案44-45
• 4.1.2 电动汽车有序充电控制方案45-48
• 4.1.3 电动汽车充电站实现EPS功能控制方案48-49
• 4.2 直流稳压控制方案49-55
• 4.3 两级双向DC/DC变流器控制方案55-56
• 4.4 串并联变流器控制方案56-58
• 4.4.1 串联变流器的控制方案56-57
• 4.4.2 并联变流器的控制方案57-58
• 4.5 本章内容小结58-61
• 5 电动汽车充电站内构建UPQC仿真结果分析61-71
• 5.1 仿真模型搭建61-63
• 5.2 主电网发生三相平衡电压跌落的仿真结果及分析63-64
• 5.3 主电网发生三相不平衡电压跌落的仿真结果及分析64-65
• 5.4 非线性及不平衡负荷的仿真结果及分析65-66
• 5.5 直流侧电压和电流仿真结果及分析66-67
• 5.6 实现EPS功能时电动汽车放电的仿真结果及分析67-68
• 5.7 案例介绍68-70
• 5.8 本章内容小结70-71
• 6 结论71-73
• 参考文献73-77
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果77-81
• 学位论文数据集81

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