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电动汽车充放储一体化电站为可再生能源发电提供最佳解决方案

2018年02月06日 11:26 次阅读

1 研究背景

随着环境和能源问题的日趋严峻,电动汽车和可再生能源受到了广泛的关注并迅速发展。电动汽车充放储一体化电站融合了电动汽车充电站和双向电站的优势,实现了电动汽车和电网的能量双向调度,为可再生能源发电和电动汽车大规模应用提供了最佳解决方案。

本文的研究对象为电动汽车充放储一体化电站中并联功率调节系统(PCS),该系统由多个双向变换器子模块并联组成,采用集中控制结构。根据上层能量管理系统(EMS)调度,系统可工作于多种运行模式,文中深入分析了并联大功率双向功率调节系统在电动汽车充放储一体化电站内独立运行、并网运行及并网运行与独立运行间无缝切换等过程中的控制策略。

充放储电站功率调节系统集中控制策略

电动汽车充放储一体化电站中并联功率调节系统结构

2 运行模式和控制策略

V2G模式与控制策略

PCS在V2G运行时采用逆变侧电感电流内环PI、并网侧电感电流外环PI控制方式,由上层电站EMS下发双向单元有功/无功功率指令。这种双闭环控制方式既能够有效抑制入网电流谐振和实现网侧电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。电池充电时变换器运行于电压型高频脉宽调制(PWM)整流器状态,放电时则运行于逆变状态,利用高频PWM变换器的四象限运行特性即可以实现充放电状态的转换。在该运行模式下,PCS可以根据电站需求从配电网吸收或向配电网输出一定的有功功率和无功功率,以维持电站与配电网公共连接处(PCC)的潮流稳定,使电站相对于电网成为一个可控单元。

独立模式与控制策略

PCS独立运行采用逆变侧电感电流内环PI、电容电压外环PI的双环控制方式。这种双闭环控制方式能够实现良好的系统输出电压波形质量,并提高系统的动态性能。此时变换器为电压源工作模态,并联系统存在同步和均流这两大关键问题。采用数字化同步控制方案,由集中控制器生成工频方波信号经光电转换后送给双向变换装置控制器接收。为实现并联系统模块间功率均分,引入功率均分控制。平均功率控制策略取决于各PCS模块输出功率及输出阻抗。

无缝切换模式与控制策略

PCS无缝切换控制系统包括两个部分,电压控制单元和电流控制单元。为了实现并网运行和独立运行之间的无缝切换过程,维持电感电流内环不变,外环在网侧电感电流环和滤波电容电压环间进行切换并进行指令跟踪。独立运行模式下,当接收到电站EMS并网运行调度指令时,双向变换器检测配电网的电压幅值与相位,并以此为参考调整自身的输出电压幅值和相位。当满足并网条件时触发静态开关,同时双向变换器在逆变电感电流内环PI基础上,将电容电压外环PI切换为并网电感电流PI控制,实现从独立到并网的双环无缝切换过程。快速准确的电网状态检测及锁相控制可以减少并网冲击,实现平稳的模式切换。并网运行模式下,当检测到电网故障或者进行计划检修时微电网与配电网断开。双向变换器仍在逆变电感电流内环PI基础上,从并网电感电流外环切换至电容电压外环,平滑切换入独立运行模式。

3 仿真和实验验证

以微处理器TMS320F2812为核心控制器件,搭建了两台500kVA PCS并联试验系统。

V2G模式下PCS为电流源型变换器工作模态,并网功率指令由集中控制器下发。充电和放电过程实验波形表明,系统能够获得很好的入网电流波形质量和较高的功率因数。

独立模式下PCS为电压源型变换器工作模态。离网带载动态实验波形表明,系统既能够保证良好的电压波形质量,又能快速响应站内的负荷波动。在负载突变过程中,电流能够实现瞬时均分,具有很好的动态性能。

由下图V2G运行模式和独立运行模式相互切换过程的实验波形可以看出,采用本文所提双环无缝切换方案可以实现稳定和平滑的电压过渡,为一体化电站的稳定运行提供保障。

充放储电站功率调节系统集中控制策略

V2G运行模式切换至独立运行模式过程实验波形

充放储电站功率调节系统集中控制策略

独立运行模式切换至V2G运行模式过程实验波形

4 结语

功率调节系统作为电动汽车充放储一体化电站的核心电能变换装置,承担着电动汽车充放电、电池储能和梯次利用和削峰填谷等功能。文中深入分析了其在一体化电站V2G运行、独立运行,以及模式间无缝切换模式下的控制策略和控制模型。基于采用LCL滤波的三相变换器拓扑,提出了包括逆变侧滤波电感电流内环、滤波电容电压外环和并网电感电流外环的双环无缝切换控制策略,并详细给出了无缝切换的切换条件和切换流程。研究结果表明,采用本文所提功率调节系统控制策略,能够实现电动汽车充放储一体化电站的经济可靠运行。

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中国也要禁止销售加汽油、柴油的汽车了新能源汽车将...

停车位再小也不怕了,这款可变形的折叠式电动汽车太...

日本一家车企近日以动漫系列“高达”为灵感,研发了一款可变形的折叠式电动汽车,这款折叠式电动汽车采用紧...

发表于 2018-03-12 09:36 520次阅读
停车位再小也不怕了,这款可变形的折叠式电动汽车太...

电动汽车动力电池材料回收与再利用关键技术

新能源汽车的核心部件是动力电池,中国物资再生协会常务副会长、资源强制回收产业技术创新战略联盟理事长刘...

发表于 2018-03-11 09:24 1034次阅读
电动汽车动力电池材料回收与再利用关键技术

2018年电动汽车深度报告,新能源汽车产销不及预...

国内负极材料市场规模从2013 年的24.10 亿元增长至2016 年的64.57 亿元,复合增长率...

发表于 2018-03-11 09:17 1110次阅读
2018年电动汽车深度报告,新能源汽车产销不及预...

英飞凌科技携手上汽集团在华成立功率半导体合资企业

摩尔芯闻:2018年3月2日,中国上海和德国慕尼黑讯—上海汽车集团股份有限公司(以下简称“上汽集团”...

发表于 2018-03-07 13:39 585次阅读
英飞凌科技携手上汽集团在华成立功率半导体合资企业

我国锂电企业电池能量密度是什么水平?

能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放...

发表于 2018-03-07 10:00 266次阅读
我国锂电企业电池能量密度是什么水平?

未来电动汽车充电会是什么样子?插电、换电和无线哪...

无线充电技术的应用难度要远大于有线充电桩。除去设备成本的对比,施工成本比有线充电桩要高,且运维成本也...

发表于 2018-03-06 17:07 432次阅读
未来电动汽车充电会是什么样子?插电、换电和无线哪...

动力电池沉浮录:锂电池与燃料电池的螺旋进化

如果我们仔细分析过去20年里,欧盟(EU)和美国能源部(DOE)在锂电和燃料电池领域基础研究和产业政...

发表于 2018-03-02 14:49 691次阅读
动力电池沉浮录:锂电池与燃料电池的螺旋进化

充电cc1和cc2什么意思_电动汽车充电桩充电枪...

电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由...

发表于 2018-03-02 11:24 1597次阅读
充电cc1和cc2什么意思_电动汽车充电桩充电枪...

李书福大手笔收购戴姆勒股权背后目的真的是电动汽车...

目前戴姆勒的电池技术在业界领先,其在纯电动和油电混动方面,分别与北汽与比亚迪组建了合资公司。而在国家...

发表于 2018-02-28 16:15 953次阅读
李书福大手笔收购戴姆勒股权背后目的真的是电动汽车...

七家电动汽车无线充电技术大比拼

为了节约能源,减少环境污染,电动汽车受到了世界各国的大力推广。目前,由于电池容量及充电基础设施等条件...

发表于 2018-02-28 11:13 1338次阅读
七家电动汽车无线充电技术大比拼

电动汽车PTC优选器件方案

概述 电动汽车现采用PTC半导体陶瓷元件发热来加热空气或循环水实现供暖。由于涉及到高电压、高温度,其...

发表于 2018-02-27 11:35 1538次阅读
电动汽车PTC优选器件方案

车企承担新能源汽车电池回收主体责任

工信部、科技部、环保部等七部门26日联合发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(以下简称《...

发表于 2018-02-27 07:10 969次阅读
车企承担新能源汽车电池回收主体责任

电动汽车为什么要有BMS系统?BMS系统七大故障...

电池、电机、电控技术是电动车最核心的技术。因为这三项技术的用用,是每一辆电动车都需要并且直接影响车辆...

发表于 2018-02-23 14:26 1937次阅读
电动汽车为什么要有BMS系统?BMS系统七大故障...

华为百度积极发力智能电动汽车

华为等企业的风格,低调而沉稳。 这次也一样:刚刚,华为、百度、腾讯等联手打造的智能电动汽车威马汽车正...

发表于 2018-02-21 11:47 2137次阅读
华为百度积极发力智能电动汽车

万向钱潮发力电动汽车 无前景的产业关停并转

万向称是把效益差、无前景的产业关停并转;万向钱潮近年持续出售资产,总资产额自2016年下滑 对于收入...

发表于 2018-02-12 16:03 1534次阅读
万向钱潮发力电动汽车 无前景的产业关停并转

电动汽车新款日产Leaf电池能量密度参数曝光

Leaf 的电池是由 AESC 提供的,这家公司原来由日产和 NEC 合资,去年日产把股份卖给了国内...

发表于 2018-02-11 11:36 1687次阅读
电动汽车新款日产Leaf电池能量密度参数曝光

采用区块链实现技术,发展P2P充电模式将电动汽车...

本文作者BENSCHILLER针对电动汽车遇到的充电设施不足问题给出了一个设想的解决方案。通过采用区...

发表于 2018-02-09 13:51 1455次阅读
采用区块链实现技术,发展P2P充电模式将电动汽车...

保时捷制定未来电气化发展路线 预计2022年投资...

近日保时捷制定未来电气化的发展路线,预计到2022年电动汽车领域投资将超过60亿欧元,专注于插电式混...

发表于 2018-02-08 10:03 319次阅读
保时捷制定未来电气化发展路线 预计2022年投资...

从5个方面来看电动汽车的发展现状

近十几年来,电动车随着电池技术的发展,从小到大稳步发展,已占领多个领域(如自行车、摩托车、小型运输车...

发表于 2018-02-07 13:43 1502次阅读
从5个方面来看电动汽车的发展现状

10kW电动汽车充电站电源设计

发表于 2018-02-01 17:41 678次阅读
10kW电动汽车充电站电源设计

电动汽车真的是你们想象的那么环保吗?

发表于 2018-01-25 10:54 435次阅读
电动汽车真的是你们想象的那么环保吗?

华泰电动汽车节点源地址

发表于 2017-10-26 16:22 896次阅读
华泰电动汽车节点源地址

欧洲最大电力公司老板:电动汽车的大规模生产已不遥远。

发表于 2017-07-03 11:41 354次阅读
欧洲最大电力公司老板:电动汽车的大规模生产已不遥远。

国标委:修改电动汽车用锂离子动力蓄电池包GB/T31467.3部分标准从7月1日执行

发表于 2017-06-09 10:14 645次阅读
国标委:修改电动汽车用锂离子动力蓄电池包GB/T31467.3部分标准从7月1日执行

天堂还是旧社会:特斯拉工厂内部究竟是什么样?

发表于 2017-05-22 08:56 1673次阅读
天堂还是旧社会:特斯拉工厂内部究竟是什么样?

工程师分享如何从头开始建造一辆电动汽车:设计选择

发表于 2017-05-15 23:56 1125次阅读
工程师分享如何从头开始建造一辆电动汽车:设计选择

考虑新开个电动汽车版块吧

发表于 2017-05-11 09:24 998次阅读
考虑新开个电动汽车版块吧