基于V2G技术的电动汽车充放储一体化电站关键技术研究

发布时间：2020-10-09 13:56

　　为了有效应对能源危机以及环境恶化带来的挑战,世界各国正在迅速推进电动汽车产业化进程,相应的电动汽车充电设施的生产建设也快速的跟进。电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid,简称V2G)的双向变流器作为充放储一体化电站的核心装置既可以解决电动汽车长距离行驶的充电问题,又能够实现电动汽车对电网负荷的削峰填谷作用,具有重要的理论研究和应用价值。首先,本文提出了V2G双向变流器的两级式拓扑结构,前级采用电压型三相半桥拓扑结构,后级电路拓扑结构采用非隔离式Buck-Boost直流双向变换结构;详细分析了两种拓扑结构的工作原理,并分别建立了数学模型。其次,研究了V2G双向变流器的并网控制策略,提出了一种判断三相相序的方法;设计了基于d-q变换的全数字锁相环,并详细分析锁相环的工作原理和基本构成模块。然后,通过建立三相SVPWM整流器在α-β和d-q坐标系下的数学模型,研究了基于α-β坐标变换和基于电流前馈解耦的双闭环三相整流控制策略,在Matlab/Simulink平台上对不同的控制策略进行仿真分析,仿真结果表明所采用控制策略的有效性。最后,针对V2G变流器并网侧的滤波器参数设计的复杂性,提出一种在保证滤波性能的前提下总电感量最小的滤波器参数优化设计方案。结合三维图对比分析了LCL滤波器各参数对滤波性能的影响,并根据开关频率处谐波含量的约束条件,定量描述滤波器各参数与滤波性能的关系;通过图解法确定以总电感量最小为目的滤波器参数,并利用不同组合的滤波器参数在基于TMS320F28335的硬件平台上进行对比实验,实验结果表明了该优化设计方案的可行性,验证了基于V2G技术的双向变流器控制策略和滤波器优化设计方案的正确性。
【学位单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72;U491.8
【部分图文】：

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的长距离行驶，提供合理的方案。随着世界各国在智能电网领车与电网之间的能量双向互动已经成为电动汽车能否快速全面因此，通过理论研究实现基于 V2G 技术的双向变流系统在建站方面具有重要的现实推广意义。术与电网车与电网互动(Vehicle to grid，简称 V2G),是一种实现电动汽车双向互动的技术[2]，其功能如图 1-1 所示。大规模电动汽车集动汽车提供续航能力的动力电池可以看作智能电网的分布式储和电池需要补充电量时，电动汽车处于充电状态以维持运输和网负荷过高且电动汽车闲置时，电动汽车通过车载或外接电力电，从而实现对电网的削峰填谷作用。通过对电动汽车用户行汽车每天约有 22 小时处于非运行状态[3]。当接入数量足够多观。这些车载电池装置可以存储和产生能量，而当它们处于闲将多余能量反馈给电网。

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建立相应的数学模型，为下文的控制策略研究提向变流器的拓扑结构设计充放电装置分为车载式充放电装置和非车载式充放电装置。车构简单、体积小、方便携带的特点，灵活性较强，由于受到空功率不大，适合慢速充放电场合，一般工作时间在 8 小时左右电装置几乎不受空间和重量的影响，功率范围较大，可根据实满足不同的充放电需求。电动汽车充放电装置根据功率变换变换和多级式变换。单级式双向变换器只有单级双向 AC/DC，但是控制电路相对复杂，而且很难兼具电气隔离保护和过压换器一般包括双向 AC/DC 变换器和双向 DC/DC 变换器两级式双向变换器复杂，但是控制简单，电气隔离容易，而且直流小，是目前主流的拓扑结构[14]。因此本文研究的充放储一体化采用两级式变换结构，其整体结构如图 2-1 所示。

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西安工程大学硕士学位论文1）电压型单相半桥和单相全桥拓扑结构电压型单相半桥拓扑结构和电压型单相全桥拓扑结构的具体结构如图 2-2a、。由此可以看出，电压型单相全桥拓扑结构采用的 H 桥式结构，其中包含 4一致的功率开关器件，通过滤波电感与电网相连，电压型单相全桥电路拓扑结，容易控制，因此在实际中应用比较广泛。电压型单相半桥拓扑结构只是将电相全桥结构的同一桥臂上的两个开关器件换为两个参数性能一样的储能电容即压型单相半桥结构较电压型单相全桥结构简单，控制容易，所以一般在功率较合应用较多[16]。

【参考文献】