基于V2G的单相微网电压调节系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于V2G的单相微网电压调节系统，主电路由一个AC-DC功率变换电路和两个分别连接超级电容器组和蓄电池组的DC-DC功率变换电路共用直流母线组成。本发明专利技术还公开了一种基于V2G的单相微网电压调节方法，超级电容器组和蓄电池组的混合储能系统与微网之间存在充电储能模式和V2G模式。本发明专利技术的装置及方法，充电储能模式既完成了对混合储能系统的充电任务，保证了微网侧具有较高的电能质量；V2G模式依靠混合储能系统的充放电协调配合，有效地抑制微网电压的波动情况。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于V2G的单相微网电压调节系统，主电路由一个AC-DC功率变换电路和两个分别连接超级电容器组和蓄电池组的DC-DC功率变换电路共用直流母线组成。本专利技术还公开了一种基于V2G的单相微网电压调节方法，超级电容器组和蓄电池组的混合储能系统与微网之间存在充电储能模式和V2G模式。本专利技术的装置及方法，充电储能模式既完成了对混合储能系统的充电任务，保证了微网侧具有较高的电能质量；V2G模式依靠混合储能系统的充放电协调配合，有效地抑制微网电压的波动情况。【专利说明】基于V2G的单相微网电压调节系统及其控制方法
本专利技术属于V2G
，用于电动汽车接入微电网充放电过程控制，涉及一种基于V2G的单相微网电压调节系统，本专利技术也涉及一种基于V2G的单相微网电压调节控制方法。
技术介绍
随着烧油汽车保有量的不断增加，环境问题日益严重，电动汽车作为一种非燃油车辆，不存在尾气排放问题，成为近年来研究的热点。但大量电动汽车无序充电必将造成负荷快速增长，给用电负荷峰谷差日益加大的电力系统增加了巨大的供电压力。同时，大量电动汽车无序充电将会加剧现有的电压降落、支路容量不匹配等问题，在不改变现有基础设施的前提下，需对接入电力系统的电动汽车规模进行限制，因此，电动汽车的充电必须是有序的。随着电网负荷的快速发展，电网峰谷差逐年增大，电网调峰压力越来越大。如今大力开发和利用新能源的发展战略进一步加大了电网调峰和调频的难度，电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid，V2G)技术给未来电网的调峰和调频问题开辟了新思路。V2G技术是指电动汽车作为分布式储能单元，以充电和放电的形式参与电网的调控。据统计，大多数车辆一天当中只有5%左右的时间行驶在路上，即几乎95%的时间处于空闲状态，故可以控制电动汽车在负荷低谷期充电，而且电动汽车电池的容量一般来说远大于正常上下班行驶的电能消耗容量，电动汽车在不影响自身续驶里程要求的前提下，在负荷高峰时段还可以将部分能量回馈给电网，给车主也能带来一定的经济利益。因此，V2G技术的研究在环保、电力系统稳定及经济利益等多方面都具有重要意义。然而如何控制电动汽车充放电，使其有利于电网稳定，有利于电网有效运行，且获得更大经济利益，是非常重要且需要迫切解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于V2G的单相微网电压调节系统，实现了在不影响电动汽车出行的前提下，也能对微网电压进行调节。本专利技术的另一目的是提供一种基于V2G的单相微网电压调节控制方法，实现对微网电压波动的抑制。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于V2G的单相微网电压调节系统，包括变压器，变压器的原边与单相交流微网AC连接，变压器的副边一端连接并网滤波电感LI的一端，变压器的副边另一端连接第二桥臂的输出端B，滤波电感LI的另一端连接第一桥臂的输出端A ；第一桥臂的输出端A分别连接开关管Tl的漏极和开关管T3的源极，第二桥臂的输出端B分别连接开关管T2的漏极和开关管T4的源极；开关管Tl的源极、开关管T2的源极、直流母线支撑电容Cl的一端、开关管T5的源极和开关管T7的源极同时与共用直流母线的正极连接；共用直流母线的负极分别连接开关管T3的漏极、开关管T4的漏极、直流母线支撑电容Cl的另一端、开关管T6的漏极、开关管T8的漏极、滤波电容C2的一端、蓄电池组的负极、滤波电容C3的一端和超级电容器组的负极；开关管T5的漏极分别连接开关管T6的源极和滤波电感L2的一端，滤波电感L2的另一端分别连接滤波电容C2的另一端和蓄电池组的正极，开关管T7的漏极分别连接开关管T8的源极和滤波电感L3的一端，滤波电感L3的另一端分别连接滤波电容C3的另一端和超级电容器组的正极。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种基于V2G的单相微网电压调节控制方法，依赖于上述的单相微网电压调节系统，通过电动汽车自身控制器来自动完成，包括四种情况，I)在电动汽车工作于充电储能模式时，由变压器副边交流电压Vg经过锁相得到电网电压参考相位的余弦值COS Θ，给定共用直流母线电压参考值200V与采样的共用直流母线电压Vdc的误差作为PI调节器一的输入信号，将其输出信号乘以电网电压参考相位的余弦值cos Θ作为参考交流侧电感电流iUMf，参考交流侧电感电流iUMf与采样的交流侧电感电流iu的误差作为比例调节器一的输入，比例调节器一的输出信号经过经典的PWM模块一处理后，产生充电储能模式时AC-DC功率变换电路开关管Tl、T2、T3、T4的驱动信号。2)在电动汽车工作于V2G模式时，由变压器副边交流电压Vg经过锁相得到电网电压参考相位的余弦值COS Θ，给定交流侧变压器副边电压有效值的参考值IlOV与采样的交流侧变压器副边电压有效值Vac的误差作为PI调节器二的输入信号，将其输出信号乘以电网电压参考相位的余弦值cos Θ作为参考交流侧电感电流iUMf，参考交流侧电感电流iUMf与采样的交流侧电感电流iu的误差作为比例调节器二的输入，比例调节器二的输出信号经过经典的PWM模块二处理后，产生V2G模式时AC-DC功率变换电路开关管Tl、T2、T3、T4的驱动信号。3)在电动汽车工作于V2G模式时，给定共用直流母线电压参考值200V与采样的共用直流母线电压Vdc的误差作为PI调节器三的输入信号，将其输出信号作为参考蓄电池组充放电电流ibatMf，参考蓄电池组充放电电流ibataf与采样的蓄电池组充放电电流ibat的误差作为PI调节器四的输入信号，PI调节器四的输出信号经过经典的PWM模块三处理后，产生V2G模式时连接蓄电池组的DC-DC功率变换电路中开关管T5、T6的驱动信号。4 )在电动汽车工作于V2G模式时，给定共用直流母线电压参考值200V与采样的共用直流母线电压Vdc的误差作为PI调节器五的输入信号，将其输出信号作为参考超级电容器组充放电电流，参考超级电容器组充放电电流与采样的超级电容器组充放电电流i。的误差作为PI调节器六的输入信号，PI调节器六的输出信号经过经典的PWM模块四处理后，产生V2G模式时连接超级电容器组的DC-DC功率变换电路中开关管T7、T8的驱动信号。本专利技术的有益效果是:电动汽车储能装置选择为超级电容器组和蓄电池组的混合储能系统。为了保证电动汽车的正常行驶，利用微网对该混合储能系统进行充电；当该混合储能系统存储了一定的能量后，超级电容器组储能系统和蓄电池组储能系统可以根据微网电压波动情况进行分工与合作，共同来抑制微网电压的波动。针对基于V2G的单相微网电压调节系统，对电动汽车的超级电容器组和蓄电池组混合储能系统工作于充电储能模式和V2G模式时分别设计控制算法。对于充电储能模式和V2G模式，微网侧的电压和电流始终保持单位功率因数，网侧电流正弦度高，谐波含量小。充电储能模式既完成了对混合储能系统的充电任务，也保证了微网侧具有较高的电能质量。V2G模式依靠混合储能系统的充放电协调配合，能够有效地抑制微网电压的波动情况。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术基于V2G的单相微网电压调节系统主电路拓扑；图2为本专利技术方法在充电模式时前级AC-DC部分的控制方法框图；图3为本专利技术方法在V2G模式时前级AC-DC部分的控制方法框图；图4为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于V2G的单相微网电压调节系统，其特征在于，包括变压器，变压器的原边与单相交流微网AC连接，变压器的副边一端连接并网滤波电感L1的一端，变压器的副边另一端连接第二桥臂的输出端B，滤波电感L1的另一端连接第一桥臂的输出端A；第一桥臂的输出端A分别连接开关管T1的漏极和开关管T3的源极，第二桥臂的输出端B分别连接开关管T2的漏极和开关管T4的源极；开关管T1的源极、开关管T2的源极、直流母线支撑电容C1的一端、开关管T5的源极和开关管T7的源极同时与共用直流母线的正极连接；共用直流母线的负极分别连接开关管T3的漏极、开关管T4的漏极、直流母线支撑电容C1的另一端、开关管T6的漏极、开关管T8的漏极、滤波电容C2的一端、蓄电池组（4）的负极、滤波电容C3的一端和超级电容器组（5）的负极；开关管T5的漏极分别连接开关管T6的源极和滤波电感L2的一端，滤波电感L2的另一端分别连接滤波电容C2的另一端和蓄电池组（4）的正极，开关管T7的漏极分别连接开关管T8的源极和滤波电感L3的一端，滤波电感L3的另一端分别连接滤波电容C3的另一端和超级电容器组（5）的正极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙向东，李佳，张琦，安少亮，杨惠，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61