V2G技術(shù)下如何有效控制電動汽車充電樁充放電

高英俠

摘 要：電動汽車充電樁本身具有比較特殊的要求，電動汽車在進(jìn)行充放電的時候，主要選擇V2G充電樁的主電路拓?fù)?，其主要是由三相電壓型PWM整流器和雙向DC/DC變換器等組合而成，在對其控制情況進(jìn)行研究的時候，需要首先對電壓型PWM整流器的工作原理和數(shù)學(xué)模型等加以研究，使用的是相對較新的控制措施，其主要是在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系實施的時候，主要是電壓電流雙閉環(huán)下的電壓空間矢量控制的方式，主要是對雙向DC/DC變換器的工作原理加以分析，然后在對其具體應(yīng)用效果進(jìn)行觀察的時候，主要是在Matlab/Simulink仿真環(huán)境的過程中進(jìn)行仿真模型構(gòu)建，同時也對其中的相關(guān)結(jié)果有效分析，促使這一模型能夠?qū)崿F(xiàn)V2G功能得以證明。

關(guān)鍵詞：V2G技術(shù) 有效控制 電動汽車 充電樁 充放電

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（a）-0073-02

電動汽車是新興能源中的代表，相比傳統(tǒng)以燃燒汽油來獲取動力的情況來說，電動汽車在使用的過程中具有環(huán)保和節(jié)能等方面的特點，在我國智能電網(wǎng)建設(shè)速度不斷加快的情況下，我國的未來的電動汽車中包含著的電池也將對電網(wǎng)下的移動儲能單元功能加以承擔(dān)，V2G主要是指能量在電網(wǎng)和電動汽車之間進(jìn)行流動，并且能夠發(fā)現(xiàn)這一流動是具有雙向性特點的，也就能夠促使電網(wǎng)和電動汽車之間的能量和信息雙向交換得以實現(xiàn)，其對新能源的利用是比較有效的，也能夠促使環(huán)保型社會得到更好的發(fā)展。

1 電動汽車充電樁的結(jié)構(gòu)形式內(nèi)容

電動汽車充電樁主要包含有兩個方面的內(nèi)容，即二極管整流器和斬波器組成的內(nèi)容和由整流器和DC/DC變換器組成的，這兩種形式下的充電樁都不會出現(xiàn)將其中需要的能量從電動汽車的方向向網(wǎng)側(cè)的方向流動，并且其中存在的諧波在治理的時候也不具有比較高的有效性，基于V2G技術(shù)的電動汽車充電樁，其同樣包含著兩個方面的內(nèi)容，雙向DC/DC變換器和三相半橋電壓型PWM整流器等內(nèi)容，這一結(jié)構(gòu)形式的充電樁能夠?qū)㈦娋W(wǎng)和電動汽車等有效連接在一起，在電網(wǎng)不穩(wěn)定的情況下，其中產(chǎn)生的能量也能夠由電動汽車中流回電網(wǎng)，在這一過程中促使電網(wǎng)的穩(wěn)定性能和安全性能等方面都得到比較大的提升，充電樁充電的時候，電網(wǎng)側(cè)電流的顯示結(jié)果主要為正弦，并且其中的相位和電網(wǎng)電壓的相位具有相同的特點，充電樁進(jìn)行放電的時候，電網(wǎng)側(cè)電流的顯示結(jié)果也是正弦，而其中存在的相位和電網(wǎng)電壓也是相對的，具有相反的特點。直流母線電壓是相對比較穩(wěn)定的，系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)的時候，其性能是比較顯著的，能夠?qū)ζ渲械膯挝还β室驍?shù)加以校正。

2 V2G技術(shù)下的電動汽車充電樁的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.1 雙向PWM整流器

三相半橋電壓型PWM整流器具有雙向性的特點，其中存在的電網(wǎng)側(cè)的電壓和電流等含有的波形主要呈現(xiàn)出雙向流動和響應(yīng)快以及比較穩(wěn)定等方面的特點，雙向PWM整流器在整流狀態(tài)中，其中所需要的能量是從電網(wǎng)側(cè)的位置一直流向雙向PWM整流器中，在這一過程中，電網(wǎng)側(cè)電流主要呈現(xiàn)為正弦，并且其中的相位和電網(wǎng)電壓的相位具有相同性的特點，在雙向PWM整流器工作的時候，其有源逆變狀態(tài)的過程中，就會使得電動汽車蓄電池中的能量回到電網(wǎng)中，表明這一過程具有雙向性的特點，在這一過程中，電網(wǎng)側(cè)的電壓和電流波形也具有相同的特點，其主要呈現(xiàn)出正弦的波形，但是其具有的相位具有相反的特點。

2.2 雙向DC/DC變換器

雙向DC/DC變換器在工作的過程中，存在著響應(yīng)快和使用功率器件少以及能量轉(zhuǎn)換率比較高等方面的特點，對于雙向DC/DC變換器運作的時候，其主要是實施PWM的控制策略內(nèi)容，在對開關(guān)進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上促使能量轉(zhuǎn)換得以實現(xiàn)，在充電樁對電動汽車蓄電池加以必要充電的時候，其所具有的開關(guān)都保持在關(guān)閉的狀態(tài)，在這一情況下，雙向PWM整流器工作處于流通的過程中，雙向DC/DC變換器處于降壓的過程中，能量也會由電網(wǎng)側(cè)向蓄電池中流動，在蓄電池放電的過程中，開關(guān)主要是關(guān)閉的情況，而如果開關(guān)S是導(dǎo)通的，其雙向DC/DC變換器會出現(xiàn)升壓的情況，雙向PWM整流器在進(jìn)行工作的時候，其主要是處于有源逆變的狀態(tài)中，而儲存在電池中的能量就會回到電網(wǎng)中。

2.3 充電方式

電動汽車在進(jìn)行充電的時候，主要使用的是慢充和快充的充電方式，其處于慢速充電的時候，產(chǎn)生的電流是相對比較小的，其充電的時間通常處于5～8h，在進(jìn)行快速充電的時候，其中具有相對比較大的電流，主要是處于比較短的時間中對電動汽車完成充電的工作，充電的效率是相對比較高的，但是進(jìn)行快速充電的前提是不會對電動汽車的電池造成一定程度上的損傷，其充電的電流主要是在150～400A，其充電的時間主要處于2min～2h。

3 V2G充電樁充電和放電控制策略的分析研究

在對V2G充電樁進(jìn)行充放電處理的時候，需要對其相關(guān)的控制結(jié)構(gòu)加以研究，能夠有效發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)側(cè)的電壓在進(jìn)行充放電實施的時候，都會首先經(jīng)過雙向PWM整流器的整流，在此之后，就會使得三相交流電成為直流電，雙向DC/DC變換器實施之后，能夠?qū)﹄妱悠嚨男铍姵靥峁┍匦璧哪芰?，得到A/D采樣。

電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行電流輸入的時候，存在有相角，并且在進(jìn)行電流輸送的時候，需要對其中進(jìn)行相關(guān)的PLL鎖相環(huán)模塊增加處理，這一措施的實施，是對相角控制的結(jié)果，使用電壓電流雙閉環(huán)的空間電壓矢量控制，能夠?qū)﹄p向PWM整流器進(jìn)行控制，并且在進(jìn)行Park轉(zhuǎn)換之后，對其中雙向PWM整流器的變量加以轉(zhuǎn)換，其主要是將其從三相靜止坐標(biāo)系一直到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)化的時候，其中出現(xiàn)的交流量能夠使得流通的電流成為直流。而其中的變量是具有相互配合的作用的，因此就需要使用前饋解耦控制的方式對其進(jìn)行有效解除，并且在進(jìn)行有效解除之后，對其中的電壓外相關(guān)的外環(huán)PI控制器和電流內(nèi)環(huán)PI控制器等控制，電壓外環(huán)PI控制器對三相電壓型PWM整流器中的直流側(cè)電壓具有一定的控制作用，而電流內(nèi)環(huán)PI的控制器主要是根據(jù)電壓外環(huán)的輸電指令進(jìn)行電流的控制實施的，其在通過SVPWM的空間矢量調(diào)制算法進(jìn)行計算之后，能夠使得6路驅(qū)動脈沖的生成，對三相整流橋IGBT的通斷情況加以控制，這種元件能夠用來觸發(fā)脈沖。

雙向PWM整流器使用的是比較新型的控制方式，在此之后，整個充電樁充放電系統(tǒng)在運行的時候，其性能就會更加穩(wěn)定，能夠?qū)⑵渲械闹绷髂妇€電壓作為雙向DC/DC變換器中的電壓源的內(nèi)容，直流母線電壓恢復(fù)速度較快。

4 結(jié)語

在電動汽車逐漸蓬勃發(fā)展的過程中，電動汽車充電樁也需要不斷加以更新和完善，但是傳統(tǒng)情況下的充電站往往只具有充電的功能，并且其中存在的諧波污染和能量損耗等情況比較明顯，在此基礎(chǔ)上，就需要實施V2G技術(shù)的電動汽車充電樁，能促使其間流量在進(jìn)行流動的時候，具有雙向性的特點，而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要提出在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電壓電流雙閉環(huán)情況中的電壓空間矢量控制方法措施，在對這種控制策略分析研究的時候，不斷促使電動汽車的充放電內(nèi)容得到優(yōu)化發(fā)展，在電動汽車充電樁充放電逐漸完善的情況下，需要對V2G充電樁的充放電系統(tǒng)有效驗證，而其結(jié)果表明，在使用結(jié)果證明V2G充電樁的充放電控制策略實施的時候，能夠促使充電樁能量的雙向流動得以實現(xiàn)。

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