基于v2g的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，主電路由一個AC-DC功率變換電路和兩個分別連接超級電容器組和蓄電池組的DC-DC功率變換電路共用直流母線組成。本發(fā)明還公開了一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)方法，超級電容器組和蓄電池組的混合儲能系統(tǒng)與微網(wǎng)之間存在充電儲能模式和V2G模式。本發(fā)明的裝置及方法，充電儲能模式既完成了對混合儲能系統(tǒng)的充電任務，保證了微網(wǎng)側具有較高的電能質量；V2G模式依靠混合儲能系統(tǒng)的充放電協(xié)調配合，有效地抑制微網(wǎng)電壓的波動情況。
【專利說明】基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于V2G【技術領域】，用于電動汽車接入微電網(wǎng)充放電過程控制，涉及一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，本發(fā)明也涉及一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著燒油汽車保有量的不斷增加，環(huán)境問題日益嚴重，電動汽車作為一種非燃油車輛，不存在尾氣排放問題，成為近年來研究的熱點。但大量電動汽車無序充電必將造成負荷快速增長，給用電負荷峰谷差日益加大的電力系統(tǒng)增加了巨大的供電壓力。同時，大量電動汽車無序充電將會加劇現(xiàn)有的電壓降落、支路容量不匹配等問題，在不改變現(xiàn)有基礎設施的前提下，需對接入電力系統(tǒng)的電動汽車規(guī)模進行限制，因此，電動汽車的充電必須是有序的。
[0003]隨著電網(wǎng)負荷的快速發(fā)展，電網(wǎng)峰谷差逐年增大，電網(wǎng)調峰壓力越來越大。如今大力開發(fā)和利用新能源的發(fā)展戰(zhàn)略進一步加大了電網(wǎng)調峰和調頻的難度，電動汽車與電網(wǎng)互動(Vehicle to Grid，V2G)技術給未來電網(wǎng)的調峰和調頻問題開辟了新思路。V2G技術是指電動汽車作為分布式儲能單元，以充電和放電的形式參與電網(wǎng)的調控。據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)車輛一天當中只有5%左右的時間行駛在路上，即幾乎95%的時間處于空閑狀態(tài)，故可以控制電動汽車在負荷低谷期充電，而且電動汽車電池的容量一般來說遠大于正常上下班行駛的電能消耗容量，電動汽車在不影響自身續(xù)駛里程要求的前提下，在負荷高峰時段還可以將部分能量回饋給電網(wǎng)，給車主也能帶來一定的經(jīng)濟利益。
[0004]因此，V2G技術的研究在環(huán)保、電力系統(tǒng)穩(wěn)定及經(jīng)濟利益等多方面都具有重要意義。然而如何控制電動汽車充放電，使其有利于電網(wǎng)穩(wěn)定，有利于電網(wǎng)有效運行，且獲得更大經(jīng)濟利益，是非常重要且需要迫切解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)了在不影響電動汽車出行的前提下，也能對微網(wǎng)電壓進行調節(jié)。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，實現(xiàn)對微網(wǎng)電壓波動的抑制。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案是，一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，包括變壓器，變壓器的原邊與單相交流微網(wǎng)AC連接，變壓器的副邊一端連接并網(wǎng)濾波電感LI的一端，變壓器的副邊另一端連接第二橋臂的輸出端B，濾波電感LI的另一端連接第一橋臂的輸出端A ；
[0008]第一橋臂的輸出端A分別連接開關管Tl的漏極和開關管T3的源極，第二橋臂的輸出端B分別連接開關管T2的漏極和開關管T4的源極；
[0009]開關管Tl的源極、開關管T2的源極、直流母線支撐電容Cl的一端、開關管T5的源極和開關管T7的源極同時與共用直流母線的正極連接；共用直流母線的負極分別連接開關管T3的漏極、開關管T4的漏極、直流母線支撐電容Cl的另一端、開關管T6的漏極、開關管T8的漏極、濾波電容C2的一端、蓄電池組的負極、濾波電容C3的一端和超級電容器組的負極；
[0010]開關管T5的漏極分別連接開關管T6的源極和濾波電感L2的一端，濾波電感L2的另一端分別連接濾波電容C2的另一端和蓄電池組的正極，開關管T7的漏極分別連接開關管T8的源極和濾波電感L3的一端，濾波電感L3的另一端分別連接濾波電容C3的另一端和超級電容器組的正極。
[0011]本發(fā)明所采用的另一技術方案是，一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，依賴于上述的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，通過電動汽車自身控制器來自動完成，包括四種情況，
[0012]I)在電動汽車工作于充電儲能模式時，由變壓器副邊交流電壓Vg經(jīng)過鎖相得到電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值COS Θ，給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器一的輸入信號，將其輸出信號乘以電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos Θ作為參考交流側電感電流iUMf，參考交流側電感電流iUMf與采樣的交流側電感電流iu的誤差作為比例調節(jié)器一的輸入，比例調節(jié)器一的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊一處理后，產(chǎn)生充電儲能模式時AC-DC功率變換電路開關管Tl、T2、T3、T4的驅動信號。
[0013]2)在電動汽車工作于V2G模式時，由變壓器副邊交流電壓Vg經(jīng)過鎖相得到電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值COS Θ，給定交流側變壓器副邊電壓有效值的參考值IlOV與采樣的交流側變壓器副邊電壓有效值Vac的誤差作為PI調節(jié)器二的輸入信號，將其輸出信號乘以電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos Θ作為參考交流側電感電流iUMf，參考交流側電感電流iUMf與采樣的交流側電感電流iu的誤差作為比例調節(jié)器二的輸入，比例調節(jié)器二的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊二處理后，產(chǎn)生V2G模式時AC-DC功率變換電路開關管Tl、T2、T3、T4的驅動信號。
[0014]3)在電動汽車工作于V2G模式時，給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器三的輸入信號，將其輸出信號作為參考蓄電池組充放電電流ibatMf，參考蓄電池組充放電電流ibataf與采樣的蓄電池組充放電電流ibat的誤差作為PI調節(jié)器四的輸入信號，PI調節(jié)器四的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊三處理后，產(chǎn)生V2G模式時連接蓄電池組的DC-DC功率變換電路中開關管T5、T6的驅動信號。
[0015]4 )在電動汽車工作于V2G模式時，給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器五的輸入信號，將其輸出信號作為參考超級電容器組充放電電流，參考超級電容器組充放電電流與采樣的超級電容器組充放電電流i。的誤差作為PI調節(jié)器六的輸入信號，PI調節(jié)器六的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊四處理后，產(chǎn)生V2G模式時連接超級電容器組的DC-DC功率變換電路中開關管T7、T8的驅動信號。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:電動汽車儲能裝置選擇為超級電容器組和蓄電池組的混合儲能系統(tǒng)。為了保證電動汽車的正常行駛，利用微網(wǎng)對該混合儲能系統(tǒng)進行充電；當該混合儲能系統(tǒng)存儲了一定的能量后，超級電容器組儲能系統(tǒng)和蓄電池組儲能系統(tǒng)可以根據(jù)微網(wǎng)電壓波動情況進行分工與合作，共同來抑制微網(wǎng)電壓的波動。針對基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，對電動汽車的超級電容器組和蓄電池組混合儲能系統(tǒng)工作于充電儲能模式和V2G模式時分別設計控制算法。對于充電儲能模式和V2G模式，微網(wǎng)側的電壓和電流始終保持單位功率因數(shù)，網(wǎng)側電流正弦度高，諧波含量小。充電儲能模式既完成了對混合儲能系統(tǒng)的充電任務，也保證了微網(wǎng)側具有較高的電能質量。V2G模式依靠混合儲能系統(tǒng)的充放電協(xié)調配合，能夠有效地抑制微網(wǎng)電壓的波動情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)主電路拓撲；
[0018]圖2為本發(fā)明方法在充電模式時前級AC-DC部分的控制方法框圖；
[0019]圖3為本發(fā)明方法在V2G模式時前級AC-DC部分的控制方法框圖；
[0020]圖4為本發(fā)明方法在V2G模式時后級連接蓄電池組的DC-DC部分控制方法框圖；
[0021]圖5為本發(fā)明方法在V2G模式時后級連接超級電容器組的DC-DC部分控制方法框圖。
[0022]圖中，11.PI調節(jié)器一，12.PI調節(jié)器二，13.PI調節(jié)器三，14.PI調節(jié)器四，15.PI調節(jié)器五，16.PI調節(jié)器六，
[0023]21.比例調節(jié)器一，22.比例調節(jié)器二，
[0024]31.P麗模塊一，32.P麗模塊二，33.P麗模塊三，34.P麗模塊四，
[0025]4.蓄電池組，5.超級電容器組，
[0026]另外，AC表示單相交流微網(wǎng)；T表示變壓器；L1表示并網(wǎng)濾波電感；T1、Τ3分別表不第一橋臂的上、下功率開關管汸表不第一橋臂的輸出端；Τ2、Τ4分別表不第二橋臂的上、下功率開關管；Β表示第二橋臂的輸出端；C1表示共用直流母線支撐電容；T5、Τ6分別表示與蓄電池組相接的雙向Buck-Boost電路的兩個開關管；Τ7、Τ8分別表示與超級電容器組相接的雙向Buck-Boost電路的兩個開關管；L2、L3分別表示兩個雙向Buck-Boost電路的儲能電感；C2、C3分別表示兩個雙向Buck-Boost電路的濾波電容；
[0027]Vdc表示采樣的共用直流母線電壓；Vg表示變壓器T副邊交流電壓；COs Θ表示電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值；iUMf表示參考交流側電感電流；iu表示采樣的交流側電感電流；Vac表示采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值；ibataf表示參考蓄電池組充放電電流；ibat表示采樣的蓄電池組充放電電流表示參考超級電容器組充放電電流。表示采樣的超級電容器組充放電電流。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0029]本發(fā)明系統(tǒng)的結構包括主電路部分和控制電路部分，主電路部分即如圖1所示電路拓撲，而控制電路部分則包括控制CPU及外圍的信號調理電路，控制電路主要是產(chǎn)生主電路中各開關管的驅動信號，圖2到圖5即為控制部分的控制過程框圖，即圖1主電路中開關管Tl到T8的驅動實現(xiàn)方法框圖，實際中根據(jù)圖2到圖5框圖中的實現(xiàn)方法來編寫控制算法，通過控制器里的PWM模塊生成PWM波控制圖1所示主電路，使得工作于不同的工作模式來實現(xiàn)相應的功能。
[0030]因此，圖2到圖5中的六個PI調節(jié)器、兩個比例調節(jié)器、四個PWM模塊都是在控制電路部分完成的，由控制電路產(chǎn)生圖1中主電路的驅動信號才能使主電路正常工作。
[0031]本發(fā)明主要是針對混合儲能系統(tǒng)的電動汽車，因此選擇圖1中的主電路拓撲。本發(fā)明中混合儲能系統(tǒng)是工作于充電儲能模式還是V2G模式是通過電動汽車自身控制器來控制的。
[0032]本發(fā)明的創(chuàng)新點在于充放電控制過程，包活電動汽車自身充電和調節(jié)單相微網(wǎng)電壓波動兩個方面的控制方法，通過設計控制算法，進行能量協(xié)調管理，來實現(xiàn)電動汽車有序充電及抑制單相微電網(wǎng)的電壓波動功能。
[0033]如圖1，是基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)主電路拓撲，包括主電路共用直流母線，在該直流母線上連接有一個AC-DC功率變換電路和兩個DC-DC功率變換電路，AC-DC功率變換電路采用帶有L濾波器的電壓源型單相全橋電路，兩個DC-DC功率變換電路均采用雙向Buck-Boost電路，其中一個DC-DC功率變換電路連接蓄電池組4，另一個DC-DC功率變換電路連接超級電容器組5，即采用兩個DC-DC功率變換電路協(xié)調控制組成混合儲能系統(tǒng)，
[0034]本發(fā)明的主電路結構是，包括變壓器T (優(yōu)選工頻變壓器)，變壓器T的原邊與單相交流微網(wǎng)AC連接，變壓器T的副邊一端連接并網(wǎng)濾波電感LI的一端，變壓器T的副邊另一端連接第二橋臂的輸出端B ;濾波電感LI的另一端連接第一橋臂的輸出端A，第一橋臂的輸出端A分別連接開關管Tl的漏極和開關管T3的源極，第二橋臂的輸出端B分別連接開關管T2的漏極和開關管T4的源極；開關管Tl的源極、開關管T2的源極、直流母線支撐電容Cl的一端、開關管T5的源極和開關管T7的源極同時與共用直流母線的正極連接，共用直流母線的負極分別連接開關管T3的漏極、開關管T4的漏極、直流母線支撐電容Cl的另一端、開關管T6的漏極、開關管T8的漏極、濾波電容C2的一端、蓄電池組4的負極、濾波電容C3的一端和超級電容器組5的負極，開關管T5的漏極分別連接開關管T6的源極和濾波電感L2的一端，濾波電感L2的另一端分別連接濾波電容C2的另一端和蓄電池組4的正極，開關管T7的漏極分別連接開關管T8的源極和濾波電感L3的一端，濾波電感L3的另一端分別連接濾波電容C3的另一端和超級電容器組5的正極。
[0035]變壓器T的原邊與副邊匝比選為220V: 110V。
[0036]超級電容器組5和蓄電池組4分別通過各自的雙向Buck-Boost電路并聯(lián)在共用直流母線上，實現(xiàn)雙向充放電及調節(jié)微網(wǎng)電壓波動功能?；旌蟽δ芟到y(tǒng)進行充電時，AC-DC功率變換電路工作在PWM整流狀態(tài)；混合儲能系統(tǒng)進行放電時，AC-DC功率變換電路工作在并網(wǎng)逆變狀態(tài)。
[0037]實施例1
[0038]如圖2，是本發(fā)明方法在電動汽車工作于充電儲能模式時AC-DC功率變換部分控制框圖。
[0039]PI調節(jié)器一 11的輸出端經(jīng)過比較器與比例調節(jié)器一 21輸入端連接，比例調節(jié)器
一21輸出端與PWM模塊一 31連接；PWM模塊一 31輸出端同時與AC-DC功率變換電路開關管 T1、T2、T3、T4 連接。
[0040]充電儲能模式時，由變壓器T副邊交流電壓Vg經(jīng)過鎖相得到電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值COS Θ，給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器一 11的輸入信號，將其輸出信號乘以電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos Θ作為參考交流側電感電流iUMf，參考交流側電感電流iUMf與采樣的交流側電感電流iu的誤差作為比例調節(jié)器一 21的輸入，比例調節(jié)器一 21的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊一 31處理后，產(chǎn)生充電儲能模式時AC-DC功率變換電路開關管Tl、T2、T3、T4的驅動信號。
[0041]實施例2
[0042]圖3是本發(fā)明方法在電動汽車工作于V2G模式時AC-DC功率變換部分控制框圖。
[0043]PI調節(jié)器二 12的輸出端經(jīng)過比較器與比例調節(jié)器二 22輸入端連接，比例調節(jié)器
二22輸出端與PWM模塊二 32連接；PWM模塊二 32輸出端同時與AC-DC功率變換電路開關管 T1、T2、T3、T4 連接。
[0044]V2G模式時，由變壓器T副邊交流電壓Vg經(jīng)過鎖相得到電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值COS Θ，給定交流側變壓器T副邊電壓有效值的參考值IlOV與采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac的誤差作為PI調節(jié)器二 12的輸入信號，將其輸出信號乘以電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos Θ作為參考交流側電感電流iUMf，參考交流側電感電流iUMf與采樣的交流側電感電流iu的誤差作為比例調節(jié)器二 22的輸入，比例調節(jié)器二 22的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊二 32處理后，產(chǎn)生V2G模式時AC-DC功率變換電路開關管T1、T2、T3、T4的驅動信號。
[0045]實施例3
[0046]圖4是本發(fā)明方法在電動汽車工作于V2G模式時DC-DC功率變換部分蓄電池組4充放電控制框圖。
[0047]PI調節(jié)器三13的輸出端經(jīng)過比較器與PI調節(jié)器四14輸入端連接，PI調節(jié)器四14輸出端與PWM模塊三33連接；PWM模塊三33輸出端同時與DC-DC功率變換電路開關管T5、T6連接。
[0048]給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器三13的輸入信號，將其輸出信號作為參考蓄電池組4充放電電流ibataf，參考蓄電池組4充放電電流ibataf與采樣的蓄電池組4充放電電流ibat的誤差作為PI調節(jié)器四14的輸入信號，PI調節(jié)器四14的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊三33處理后，產(chǎn)生V2G模式時連接蓄電池組4的DC-DC功率變換電路中開關管T5、T6的驅動信號。
[0049]實施例4
[0050]圖5是本發(fā)明方法在電動汽車工作于V2G模式時DC-DC功率變換部分超級電容器組5充放電控制框圖。
[0051]PI調節(jié)器五15的輸出端經(jīng)過比較器與PI調節(jié)器六16輸入端連接，PI調節(jié)器六16輸出端與PWM模塊四34連接；PWM模塊四34輸出端同時與DC-DC功率變換電路開關管T7、T8連接。
[0052]給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器五15的輸入信號，將其輸出信號作為參考超級電容器組5充放電電流i_f，參考超級電容器組5充放電電流i_f與采樣的超級電容器組5充放電電流i。的誤差作為PI調節(jié)器六16的輸入信號，PI調節(jié)器六16的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊四34處理后，產(chǎn)生V2G模式時連接超級電容器組5的DC-DC功率變換電路中開關管T7、T8的驅動信號。
[0053]本發(fā)明方法在充電儲能模式時，
[0054]若采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac在額定值IlOV的90%?107%范圍內，則對超級電容器組5和蓄電池組4同時進行恒流充電，由于電動汽車還需工作在V2G模式來協(xié)調微網(wǎng)電壓波動，所以對超級電容器組5和蓄電池組4進行充電時不能充滿，選擇充到超級電容器組5和蓄電池組4各自額定容量的80% ；
[0055]若采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac不在額定值IlOV的90%?107%范圍內，但高于額定值Iiov的107%，則仍與網(wǎng)壓正常情況一樣進行恒流充電，一直充到超級電容器組5和蓄電池組4各自額定容量的80% ；
[0056]若采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac不在額定值IlOV的90%?107%范圍內，但低于額定值Iiov的90%，則禁止充電，只有等待網(wǎng)壓恢復正常后，才能進入充電儲能模式。
[0057]本發(fā)明方法在V2G模式時，當采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac高于額定值IlOV的107%時，需對混合儲能系統(tǒng)進行充電，來抑制微網(wǎng)電壓過高，超級電容器組5儲能系統(tǒng)先進行快速充電，等到采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac處于額定值IlOV的100%至107%之間時，超級電容器組5停止充電，由蓄電池組4儲能系統(tǒng)進行充電，直到采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac接近額定值IlOV為止；
[0058]當采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac低于額定值IlOV的90%時，需對混合儲能系統(tǒng)進行放電，來抑制微網(wǎng)電壓過低，超級電容器組5儲能系統(tǒng)先進行快速放電，等到采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac處于額定值IlOV的90%至100%之間時，超級電容器組5停止放電，由蓄電池組4儲能系統(tǒng)進行放電，直到采樣的交流側變壓器T副邊電壓有效值Vac接近額定值IlOV為止。
[0059]綜上所述，超級電容器組5和蓄電池組4的混合儲能系統(tǒng)與微網(wǎng)之間存在兩種工作模式:充電儲能模式和V2G模式。
[0060]充電儲能模式時，針對電動汽車剛接入微網(wǎng)，電動汽車的超級電容器組5和蓄電池組4的儲能不足情況。在充電儲能模式下，AC-DC功率變換電路從微網(wǎng)取電、進行單位功率因數(shù)目標下的PWM整流，來穩(wěn)定共用直流母線電壓，通過共用直流母線實現(xiàn)對超級電容器組5和蓄電池組4進行電能補充的充電過程。首先，需要判斷微網(wǎng)電壓是否在正常波動范圍之內(網(wǎng)壓正常波動范圍選為國標規(guī)定的-10%?+7%)，若網(wǎng)壓正常，則對超級電容器組5和蓄電池組4進行恒流充電，由于電動汽車還需工作在V2G模式來協(xié)調微網(wǎng)電壓波動，所以對超級電容器組5和蓄電池組4進行充電時不能充滿，選擇充到超級電容器組5和蓄電池組4各自額定容量的80% ；
[0061]若網(wǎng)壓不在正常范圍內，但高于額定值的107%，則仍與網(wǎng)壓正常情況一樣進行恒流充電，一直充到超級電容器組5和蓄電池組4各自額定容量的80% ;若網(wǎng)壓不在正常范圍內，但低于額定值的90%，則禁止充電，只有等待網(wǎng)壓恢復正常后，才能進入充電儲能模式。
[0062]V2G模式時，針對電動汽車的超級電容器組5和蓄電池組4的儲能相對充足的情況，當微網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，電動汽車的混合儲能系統(tǒng)對電壓波動進行調節(jié)，只有滿足下面兩種條件之一時，電動汽車的混合儲能系統(tǒng)才進入V2G模式:
[0063]( I)微網(wǎng)電壓高于額定電壓值的107% ;
[0064](2)微網(wǎng)電壓低于額定電壓值的90%。
[0065]當微網(wǎng)電壓高于額定電壓值的107%時，AC-DC功率變換電路進行單位功率因數(shù)目標下的PWM整流，通過DC-DC功率變換電路的Buck電路工作，對超級電容器組5或蓄電池組4進行充電來穩(wěn)定共用直流母線電壓，吸收微網(wǎng)多余的能量峰；當微網(wǎng)電壓低于額定電壓值的90%時，DC-DC功率變換電路的Boost電路工作，超級電容器組5或蓄電池組4進行放電來穩(wěn)定共用直流母線電壓，通過AC-DC功率變換電路進行單位功率因數(shù)形式的并網(wǎng)逆變，以填補微網(wǎng)不足的能量谷。
[0066]微網(wǎng)的能量波動可分為能量型和功率型。根據(jù)蓄電池組4與超級電容器組5的充放電特性，超級電容器組5負責對變化快速的微網(wǎng)功率波動進行協(xié)調控制；蓄電池組4對變化較慢的微網(wǎng)能量波動進行協(xié)調控制。
[0067]若微網(wǎng)電壓高于額定電壓值的107%，需對混合儲能系統(tǒng)進行充電，來抑制微網(wǎng)電壓過高，超級電容器組5儲能系統(tǒng)先進行快速充電，等到微網(wǎng)電壓處于額定電壓值的100%至107%之間時，超級電容器組5停止充電，由蓄電池組4儲能系統(tǒng)進行充電，直到微網(wǎng)電壓接近額定電壓值為止。
[0068]若微網(wǎng)電壓低于額定電壓值的90%，需對混合儲能系統(tǒng)進行放電，來抑制微網(wǎng)電壓過低，超級電容器組5儲能系統(tǒng)先進行快速放電，等到微網(wǎng)電壓處于額定電壓值的90%至100%之間時，超級電容器組5停止放電，由蓄電池組4儲能系統(tǒng)進行放電，直到微網(wǎng)電壓接近額定電壓值為止。
[0069]本發(fā)明在基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)電路結構基礎上，實現(xiàn)了電動汽車有序充電及調節(jié)微網(wǎng)電壓波動功能。對于充電儲能模式和V2G模式，微網(wǎng)側的電壓和電流始終保持單位功率因數(shù)，網(wǎng)側電流正弦度高，諧波含量小。充電儲能模式中既完成了對混合儲能系統(tǒng)的充電任務，也保證了微網(wǎng)側具有較高的電能質量；V2G模式中依靠混合儲能系統(tǒng)的充放電協(xié)調配合，有效地抑制微網(wǎng)電壓的波動情況。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了在不影響電動汽車出行的前提下，也能對微網(wǎng)電壓進行調節(jié)，具有良好的實用價值和應用前景。
【權利要求】
1.一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括變壓器，變壓器的原邊與單相交流微網(wǎng)AC連接，變壓器的副邊一端連接并網(wǎng)濾波電感L1的一端，變壓器的副邊另一端連接第二橋臂的輸出端B，濾波電感L1的另一端連接第一橋臂的輸出端A ; 第一橋臂的輸出端A分別連接開關管T1的漏極和開關管T3的源極，第二橋臂的輸出端B分別連接開關管T2的漏極和開關管T4的源極； 開關管T1的源極、開關管T2的源極、直流母線支撐電容Cl的一端、開關管T5的源極和開關管T7的源極同時與共用直流母線的正極連接；共用直流母線的負極分別連接開關管T3的漏極、開關管T4的漏極、直流母線支撐電容Cl的另一端、開關管T6的漏極、開關管T8的漏極、濾波電容C2的一端、蓄電池組(4)的負極、濾波電容C3的一端和超級電容器組(5)的負極； 開關管T5的漏極分別連接開關管T6的源極和濾波電感L2的一端，濾波電感L2的另一端分別連接濾波電容C2的另一端和蓄電池組(4)的正極，開關管T7的漏極分別連接開關管T8的源極和濾波電感L3的一端，濾波電感L3的另一端分別連接濾波電容C3的另一端和超級電容器組(5)的正極。
2.一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，依賴于權利要求1所述的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，通過電動汽車自身控制器來自動完成，按照以下步驟實施: 在電動汽車工作于充電儲能模式時，由變壓器副邊交流電壓Vg經(jīng)過鎖相得到電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos θ，給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器一(11)的輸入信號，將其輸出信號乘以電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos θ作為參考交流側電感電流iUMf，參考交流側電感電流iUMf與采樣的交流側電感電流iu的誤差作為比例調節(jié)器一(21)的輸入，比例調節(jié)器一(21)的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊一(31)處理后，產(chǎn)生充電儲能模式時AC-DC功率變換電路開關管T1、T2、T3、T4的驅動信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，其依賴于以下的結構， PI調節(jié)器一(11)的輸出端經(jīng)過比較器與比例調節(jié)器一(21)輸入端連接，比例調節(jié)器一(21)輸出端與PWM模塊一(31)連接；PWM模塊一(31)輸出端同時與AC-DC功率變換電路開關管T1、T2、T3、T4連接。
4.一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，依賴于權利要求1所述的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，通過電動汽車自身控制器來自動完成，按照以下步驟實施: 在電動汽車工作于V2G模式時，由變壓器副邊交流電壓Vg經(jīng)過鎖相得到電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos θ，給定交流側變壓器副邊電壓有效值的參考值IlOV與采樣的交流側變壓器副邊電壓有效值Vac的誤差作為PI調節(jié)器二(12)的輸入信號，將其輸出信號乘以電網(wǎng)電壓參考相位的余弦值cos θ作為參考交流側電感電流iUMf，參考交流側電感電流iUMf與采樣的交流側電感電流iu的誤差作為比例調節(jié)器二(22)的輸入，比例調節(jié)器二(22)的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊二(32)處理后，產(chǎn)生V2G模式時AC-DC功率變換電路開關管T1、T2、T3、T4的驅動信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，其依賴于以下的結構，PI調節(jié)器二(12)的輸出端經(jīng)過比較器與比例調節(jié)器二(22)輸入端連接，比例調節(jié)器二( 22)輸出端與PWM模塊二( 32)連接；PWM模塊二( 32)輸出端同時與AC-DC功率變換電路開關管Tl、T2、T3、T4連接。
6.一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，依賴于權利要求1所述的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，通過電動汽車自身控制器來自動完成，按照以下步驟實施: 在電動汽車工作于V2G模式時，給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器三(13)的輸入信號，將其輸出信號作為參考蓄電池組(4 )充放電電流ibataf，參考蓄電池組(4 )充放電電流ibatMf與采樣的蓄電池組(4 )充放電電流ibat的誤差作為PI調節(jié)器四(14)的輸入信號，PI調節(jié)器四(14)的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊三(33)處理后，產(chǎn)生V2G模式時連接蓄電池組(4)的DC-DC功率變換電路中開關管T5、T6的驅動信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，其依賴于以下的結構， PI調節(jié)器三(13)的輸出端經(jīng)過比較器與PI調節(jié)器四(14)輸入端連接，PI調節(jié)器四(14)輸出端與PWM模塊三(33)連接；PWM模塊三(33)輸出端同時與DC-DC功率變換電路開關管T5、T6連接。
8.一種基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，依賴于權利要求1所述的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)系統(tǒng)，通過電動汽車自身控制器來自動完成，按照以下步驟實施: 在電動汽車工作于V2 G模式時，給定共用直流母線電壓參考值200V與采樣的共用直流母線電壓Vdc的誤差作為PI調節(jié)器五(15)的輸入信號，將其輸出信號作為參考超級電容器組(5 )充放電電流icref,參考超級電容器組(5 )充放電電流i_f與采樣的超級電容器組(5 )充放電電流i。的誤差作為PI調節(jié)器六(16)的輸入信號，PI調節(jié)器六(16)的輸出信號經(jīng)過經(jīng)典的PWM模塊四(34)處理后，產(chǎn)生V2G模式時連接超級電容器組(5)的DC-DC功率變換電路中開關管T7、T8的驅動信號。
9.根據(jù)權利要求8所述的基于V2G的單相微網(wǎng)電壓調節(jié)控制方法，其特征在于，其依賴于以下的結構， PI調節(jié)器五(15)的輸出端經(jīng)過比較器與PI調節(jié)器六(16)輸入端連接，PI調節(jié)器六(16)輸出端與PWM模塊四(34)連接；PWM模塊四(34)輸出端同時與DC-DC功率變換電路開關管T7、T8連接。
【文檔編號】H02J7/00GK103904671SQ201410093143
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】孫向東, 李佳, 張琦, 安少亮, 楊惠 申請人:西安理工大學