电动汽车充电基础设施规划中若干关键问题的研究与建议
摘要：由于在缓解能源危机与环境污染等问题方面的重要作用,电动汽车在世界上许多国家得到大力发展。与其紧密关联的充电基础设施的规划建设是影响电动汽车推广成效及发展规模的重要因素。本文首先分析了充电设施建设过程中世界各国存在的共同问题,以及我国的特殊问题;之后,对电动汽车发展规模预测、充电模式选择与充电设施配置、电网与充电设施的相互作用与影响等几个充电设施规划时需优先解决的关键问题进行了分析研究;最后,结合我国具体情况,针对充电基础设施的建设和规划布局中的核心问题提出若干指导性原则与建议。电动汽车分散充电设施配比度分析与计算方法
摘要：分散充电设施需按一定比例合理配置以满足电动汽车的充电需求,同时尽量避免设施冗余。本文首先基于美国NHTS的私家车调查数据,统计分析车辆的行驶里程分布规律,研究用户对不同剩余荷电状态(SOC)接受心理下的电动汽车充电需求概率,提出了分散慢充桩与电动汽车的配比度分析计算方法;其次分析了影响用户进行快、慢充选择的诸多因素,进而建立用户快充需求判断的概率模型,提出了分散快、慢速充电设施的配比度分析计算方法;最后,提出了检验充电桩建设数量是否满足用户充电需求的指标,并进行了算例的模拟验证。本文所提配比度计算方法可为分散充电设施的规划配置提供依据。考虑电动汽车接入的配电系统静态电压稳定裕度研究
摘要：针对电动汽车的充电特性,本文以实测充电数据为基础,拟合其五阶高斯充电分布规律,在此基础上研究了多场景下含电动汽车的配网电压稳定裕度,分析采用无序充电和峰谷分时电价调控充电方式时,不同渗透率的电动汽车充电对配电网电压稳定裕度造成不同程度的影响,以及电动汽车以不同比例接入充电站节点时对配网电压稳定裕度的影响,并依据系统电压稳定裕度采用一种可切负荷控制策略,以提高系统应对电压失稳能力。计及电动汽车充电站接入的配电网承载能力评估与优化
摘要：电动汽车充电站广泛接入到配电网中是实现电动汽车大规模推广应用的关键之一。为了评估与评价电动汽车充电站的接入对于配电网的影响,本文根据所提出的配电网承载能力评估指标体系,针对电动汽车充电站的充电方式与位置特点等分别建立电池更换站、居民区充电站、公共场所充电站的概率负荷模型。利用基于模糊理论、熵权法、层次分析法的综合评价方法对评估指标体系进行评分。在此基础上提出了一种优化配电网承载能力的重构方法。最后以IEEE 33节点配电网为算例对配电网承载能力评估指标体系与优化算法的可行性进行了分析和验证。多类型电动汽车电池集群参与微网储能的V2G可用容量评估
摘要：定义了"V2G可用容量"概念,表征电动汽车(EV)电池集群基于车电互联(V2G)技术作为储能元件参与微网运行调控时的动态能量平衡能力。提出同时引入私家EV电池群集、公交EV电池集群和梯次利用EV电池集群参与微网V2G服务的方案。在实现不同时段EV电池集群容量变化的有效表征基础上,针对微网中的多类型EV电池集群,分别从管理模式、行为特性、配置参数等多个方面进行深入分析,提出各集群V2G可用容量的实时评估模型,为目标微网系统能量优化调控策略的制定提供有效依据。以浙江温州南麂岛风光柴储分布式发电综合系统为例,分析所提方案及评估方法的可行性和有效性。电动汽车光伏充电站的多目标优化调度方法
摘要：电动汽车光伏充电站是实现电动汽车对可再生能源就地消纳利用的典型集成方式,本文针对光伏充电站运行中的优化调度问题展开研究。介绍了光伏充电站的典型结构、组成单元功能及基本运行策略。综合分析电动汽车充电、光伏发电及储能系统等多方面的运行特性,提出考虑购电费用和蓄电池循环电量的多目标优化调度数学模型;构造含电动汽车充电时间、蓄电池充放电功率及电池荷电状态(SOC)范围、配电网供电功率、系统功率平衡的约束条件;在此基础上,通过非支配排序遗传算法(NSGA)-II算法对多目标优化模型进行求解。结合具体算例,在不同日照和蓄电池初始SOC条件下,获得多组Pareto最优解集;从中选取典型调度方案,分析各组件功率调节的合理性;最后,通过与即时充电方案的比较,优化结果在购电费用和蓄电池循环电量上表现出明显的优势。本文所提的优化调度方法,将为示范城市充电基础设施的运行提供理论依据和技术支撑。分散式电动汽车入网策略研究
摘要：电动汽车数量的增长及其用电需求的增加将会对电网产生明显的影响,针对电动汽车用户行为的随机性和特殊性,分析了分散式电动汽车充放电模型;充分考虑电价和充放电电池折算成本对用户行为的影响,采用削峰填谷调度策略,引导用户在低谷时期充电、高峰时期放电;引入博弈的概念分析用户间行为模式,建立分散式充放电博弈模型,通过求解其纳什均衡来求解最优调度策略;最后以某区域内数据进行算例仿真,验证了模型的合理性和有效性。基于需求侧管理的电动汽车有序充放电策略
摘要：针对电动汽车有序充放电策略的研究,本文通过采用蒙特卡洛随机抽样建立了反映家用车辆用户行为的统计学结果,得到充电规律与充电功率需求期望,在此基础上,建立峰谷分时充放电电价策略的数学模型,分别研究了自然充电与有序充放电策略下规模化电动汽车充放电行为对电网负荷变化规律的影响,并采用遗传算法对分时时段的制定方案进行寻优求解,通过需求侧管理的方法对电动汽车进行有效引导,达到了电动汽车充放电行为有序优化控制的目的。基于PCHD模型的感应电机变阻尼无源性控制策略
摘要：提出一种基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型的感应电机变阻尼无源性控制策略,研究了感应电机的建模与速度控制问题。基于PCHD系统原理,将感应电机看作是二端口的能量变换装置,建立了感应电机的PCHD系统数学模型。利用互联和阻尼配置的无源性控制方法,给出感应电机的PCHD系统的反馈镇定,设计了感应电机的转矩与转速控制器,推导出定子电压控制量。为了削弱系统到达稳态期间的速度波动,采用变阻尼控制方法,变阻尼由二阶微分跟踪器实现,可以使动态性能更加优化,转矩和转速跟踪效果更好。仿真和实验结果验证了基于PCHD模型的感应电机变阻尼无源性控制策略的正确性。矩阵变换器-永磁同步电机系统的S型滑模观测器矢量控制
摘要：针对传统滑模观测器开关函数切换带来的抖动、滤波器延时问题,利用S型开关函数替代滑模观测器中传统符号开关函数,在解决了上述问题同时省去了观测器中的低通滤波器和角度补偿环节,使系统具有响应快、鲁棒性强和结构简单等优点。分析了该观测器结构及消抖原理,依据稳定性判据给出了滑模增益取值范围,并将此S型观测器应用于双级矩阵变换器驱动的永磁同步电机系统,获得了优良传动性能的同时,更具有"绿色"网侧性能。实验结果验证了方案可行性和正确性。零扰动补偿控制电流模式Buck变换器
摘要：针对峰值电流模式开关功率变换器系统普遍存在的次谐波和混沌不稳定行为,本文提出了一类零扰动补偿抑制新思路。结合峰值电流模式Buck变换器中输入和输出量之间的稳态关系,给出了简化的零扰动补偿控制条件,构建出相应的控制方程及模拟实现电路,基于傅里叶级数分解导出了系统分岔边界方程,确定出控制参数的可控范围。最后,给出了零扰动补偿控制效果的仿真和实验结果,验证了理论分析的正确性和所提零扰动补偿控制思路的有效性。多绕组高频变压器隔离式多电平变换器研究
摘要：为在高压大功率变换领域中省去工频变压器,并实现隔离、功率平衡和能量双向流动,提出了一种高频变压器隔离式级联型多电平变换器拓扑。级联H桥整流器和级联型逆变器的各个直流母线与采用多绕组高频变压器的隔离单元相连接,可通过多绕组变压器简单地实现各级负载不均衡时的功率平衡。本文给出了多绕组高频变压器隔离式多电平变换器的拓扑结构,并给出了包括级联H桥整流器控制和高频隔离单元控制的控制策略。实验结果验证了本文提出的拓扑和控制策略的正确性。自适应可调延时控制的双耦合电感软开关零电压转换逆变器
摘要：提出了一种基于电压过零检测电路的可调延时控制方法,应用到新型双耦合电感软开关ZVT逆变器中,实现了零电压开关的自适应控制。通过实时检测主开关的电压过零点,自适应地调节辅助开关与主开关之间的延时时间,使主开关零电压开通恰好发生在器件电压降至零的时刻。与固定延时时间方法相比,该法确保当负载由轻载到额定变化时都能实现零电压软开关,使逆变器高效运行。零电压检测、开关控制逻辑与驱动电路一起完全通过硬件实现,无需DSP干预,控制软件移植性好。仿真和实验结果相符合,证明了本文所提方法的有效性和实用性。二次型Boost变换器工作模式及输出电压纹波分析
摘要：根据二次型Boost变换器输入电感和储能电感的工作模式,划分了二次型Boost变换器的工作模式区域,并分析了不同能量传输模式时输出电压的纹波特性。根据储能电感电流谷值与输出电流的关系,分析了二次型Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式:完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM与IISM的临界电感值和临界工作条件。当储能电感工作于连续导电模式(CCM)时,二次型Boost变换器既可以工作于CISM,也可以工作于IISM;当储能电感工作于不连续导电模式(DCM)时,二次型Boost变换器只能工作于IISM。对于给定输入电感、负载、电容和开关频率的二次型Boost变换器,当储能电感工作于CCM-CISM模式时,输出电压纹波最小,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与储能电感无关;而当储能电感工作于DCM-IISM模式时,输出电压纹波最大,输出电压纹波随着储能电感的减小而增大。最后,通过试验装置验证了理论分析的正确性。谷值电流型脉冲序列控制反激变换器分析
摘要：工作于电感电流连续导电模式(CCM)的脉冲序列控制反激变换器存在的低频振荡现象,严重影响了脉冲序列控制开关变换器的稳态及瞬态性能。为消除该低频振荡现象,提出了开关变换器的谷值电流型脉冲序列控制技术。在一个开关周期内,谷值电流型脉冲序列控制开关变换器的励磁电感储能变化量为零,有效解决了脉冲序列控制CCM反激变换器的低频振荡问题。论文对谷值电流型脉冲序列控制CCM反激变换器的工作原理及控制策略进行了系统、深入的分析。研究了不同负载时控制脉冲循环周期内的脉冲组合方式和输出电压纹波。设计实现了谷值电流型脉冲序列控制器,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性及控制器设计的可行性。三相四桥臂PWM整流器的研究
摘要：三相电压型PWM整流器可以减小输入电流谐波含量,提高系统功率因数,因而广泛应用于人们的生产生活中。在传统的三相三桥臂整流器拓扑基础上,引入第四桥臂可构成三相四桥臂整流器拓扑。作为3P4W系统拓扑中的一种,三相四桥臂整流电路的提出丰富了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,如果选用合适的控制方法,相比较传统的三相三桥臂PWM整流器,三相四桥臂整流电路可具有更优良的工作性能。本文首先通过开关平均周期法对三相四桥臂整流电路建立开关平均模型,指出了三相四桥臂整流器可以分解成三个相互解耦的单相整流电路。分析了三相四桥臂整流器在SPWM控制策略下的不足,研究了系统SAPWM控制策略及其实现方法。基于SAPWM控制策略下的三相四桥臂整流器降低了输出直流电压,提高了直流母线电压利用率,进而降低元器件耐压等级。最后通过系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。电流环模型预测控制在PWM整流器中的应用
摘要：为了提高脉冲宽度调制(PWM)整流器电流环的响应速度,降低其对交流侧电感参数的敏感性,提出了一种改进的模型预测控制(MPC)方法,并将其应用于PWM整流器的电流环。改进的MPC方法,以PWM整流器的一阶差分方程为预测模型,并将微处理器的PWM输出延时考虑在内,对被控电流进行两步预测,克服了传统MPC控制运算量大、实现困难的缺点,同时保留了传统MPC优化控制、反馈校正的优点。实验结果表明,相比于传统的比例积分(PI)控制,本文方法能够有效提高电流环的响应速度,并显著提高系统的鲁棒性,改进系统控制性能。三电平PWM整流器多模型预测控制方法
摘要：针对PWM整流器滤波电感、等效电阻等参数失配时高性能控制问题,在模型预测控制的基础上引入多模型自适应环节,提出一种三电平PWM整流器多模型预测控制方法。在该方案中,根据整流器模型参数实测值及其波动范围建立多模型集,由各子模型预测输出与整流器系统实际输出偏差,确定与实际系统模型匹配度较高的多个子模型,加权求和后即可确定最优系统参数。针对多模型自适应控制与模型预测控制相结合引起的大负荷在线计算问题,提出一种在线优化多模型预测控制方法,分别设计了在线优化移动子集和多电平快速预测控制方法对其进行简化。最后,实验结果表明所提控制策略的正确性和有效性。
