V2G车载双向充电机控制系统研究与仿真

发布时间：2019-12-02 11:41

【摘要】：随着电动汽车(Electric Vehicles,EVs)的普及和智能电网(Smart Grid)的应用,电动汽车一方面采用双向充放电装置从电网接收有功为车载电池充电,另一方面其通过双向充电机将车载电池中的电能送往电网这种车网互联技术(Vehicle to Grid,V2G)越来越受到大家的普遍重视。V2G技术必将成为未来智能电网建设与应用发展中的重要方向之一,同时双向充电机在实现电动汽车与电网之间双向能量互换的过程中扮演着重要的角色。本文主要研究适用于单相和三相电网的V2G车载双向主电路及其控制的关键技术。开篇描述了V2G的概念、实现方法和对电力系统产生的作用,并简单介绍了目前V2G技术的发展现状以及车载双向充电机的产业现状。随后本文对V2G的拓扑结构以及V2G系统中运用的DC-DC和AC-DC双向变换器的拓扑结构进行介绍,并选取了适合的拓扑结构作为研究方向。然后分析了三相双向AC-DC变换器的在静止和旋转坐标系下的数学模型以及转换矩阵,简要介绍了基于各个坐标系的控制方法。论文重点研究了适用于单相和三相电网的V2G车载充电机的控制策略。其中主要研究了适用于单相和三相电网电压属性跟踪的锁相环;双向AC-DC变换器的电流控制回路;以及所提出控制策略在单相和三相电网情况下所选取的脉冲宽度调制指数的关系。本文基于上述控制方法,在MATLAB Simulink平台上搭建了V2G单相和三相运行统一控制模型。其中对论文中所提出的电网电压属性跟踪方法、VSI电流控制回路进行了仿真验证,所述控制方法表现出了良好的控制效果,验证了仿真策略的有效性。最后通过所搭建的模型进行了V2G单相和三相四象限运行仿真,验证了所提出控制方案的良好效果。
【图文】：

受控状态下能够与电网实现电能双向互换（充/放电）功能。在 V2G 模中的电池作为一个绿色分布式储能单元，在电网负荷较低和电池电量较给电动汽车以维持其正常运行并存储剩余能量，当电网负荷过高时，处动汽车利用车载或者外接电力电子装置向电网馈电[12-13]。根据对每天用的行为统计，发现许多电动汽车平均一天只有大约 2 小时处于运行状态[部分用户的电动汽车在一天内 90%的时间段处于停止状态。当接入电网电动汽车的数量足够大时，可以将这些电动汽车电池作为分布式储能设给电网提供调峰调频、旋转备用等服务。图 1-1 所示为 V2G 系统的结构示意图，电动汽车可以采用单独或者集体连，在这个系统中，电能由传统的火力发电厂或者风力发电等可再生新能至电网，，电动汽车和电网之间实现电能的互动。当电网方面电力供应不足度中心生成调度信号，并向电动汽车发出信号，电动汽车收到调度信号后网；当发电单元产能过剩时，电力调度中心发送供应信号给电动汽车，电开始充电吸收电网的剩余电能。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U469.72;TP273

【参考文献】

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本文编号：2568756