V2G技術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，電動汽車在進行充放電的時候，主要選擇V2G充電樁的主電路拓撲，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學模型等加以研究，使用的是相對較新的控制措施，其主要是在dq同步旋轉坐標系實施的時候，主要是電壓電流雙閉環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，然后在對其具體應用效果進行觀察的時候，主要是在Matlab/Simulink仿真環境的過程中進行仿真模型構建，同時也對其中的相關結果有效分析，促使這一模型能夠實現V2G功能得以證明。

關鍵詞：V2G技術 有效控制 電動汽車 充電樁 充放電

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：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保和節能等方面的特點，在我國智能電網建設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下的移動儲能單元功能加以承擔，V2G主要是指能量在電網和電動汽車之間進行流動，并且能夠發現這一流動是具有雙向性特點的，也就能夠促使電網和電動汽車之間的能量和信息雙向交換得以實現，其對新能源的利用是比較有效的，也能夠促使環保型社會得到更好的發展。

1 電動汽車充電樁的結構形式內容

電動汽車充電樁主要包含有兩個方面的內容，即二極管整流器和斬波器組成的內容和由整流器和DC/DC變換器組成的，這兩種形式下的充電樁都不會出現將其中需要的能量從電動汽車的方向向網側的方向流動，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技術的電動汽車充電樁，其同樣包含著兩個方面的內容，雙向DC/DC變換器和三相半橋電壓型PWM整流器等內容，這一結構形式的充電樁能夠將電網和電動汽車等有效連接在一起，在電網不穩定的情況下，其中產生的能量也能夠由電動汽車中流回電網，在這一過程中促使電網的穩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，電網側電流的顯示結果主要為正弦，并且其中的相位和電網電壓的相位具有相同的特點，充電樁進行放電的時候，電網側電流的顯示結果也是正弦，而其中存在的相位和電網電壓也是相對的，具有相反的特點。直流母線電壓是相對比較穩定的，系統在運轉的時候，其性能是比較顯著的，能夠對其中的單位功率因數加以校正。

2 V2G技術下的電動汽車充電樁的主電路拓撲結構

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，其中存在的電網側的電壓和電流等含有的波形主要呈現出雙向流動和響應快以及比較穩定等方面的特點，雙向PWM整流器在整流狀態中，其中所需要的能量是從電網側的位置一直流向雙向PWM整流器中，在這一過程中，電網側電流主要呈現為正弦，并且其中的相位和電網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，其有源逆變狀態的過程中，就會使得電動汽車蓄電池中的能量回到電網中，表明這一過程具有雙向性的特點，在這一過程中，電網側的電壓和電流波形也具有相同的特點，其主要呈現出正弦的波形，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，存在著響應快和使用功率器件少以及能量轉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的控制策略內容，在對開關進行控制的基礎上促使能量轉換得以實現，在充電樁對電動汽車蓄電池加以必要充電的時候，其所具有的開關都保持在關閉的狀態，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，能量也會由電網側向蓄電池中流動，在蓄電池放電的過程中，開關主要是關閉的情況，而如果開關S是導通的，其雙向DC/DC變換器會出現升壓的情況，雙向PWM整流器在進行工作的時候，其主要是處于有源逆變的狀態中，而儲存在電池中的能量就會回到電網中。

2.3 充電方式

電動汽車在進行充電的時候，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充電樁進行充放電處理的時候，需要對其相關的控制結構加以研究，能夠有效發現，電網側的電壓在進行充放電實施的時候，都會首先經過雙向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，能夠對電動汽車的蓄電池提供必需的能量，得到A/D采樣。

電網側進行電流輸入的時候，存在有相角，并且在進行電流輸送的時候，需要對其中進行相關的PLL鎖相環模塊增加處理，這一措施的實施，是對相角控制的結果，使用電壓電流雙閉環的空間電壓矢量控制，能夠對雙向PWM整流器進行控制，并且在進行Park轉換之后，對其中雙向PWM整流器的變量加以轉換，其主要是將其從三相靜止坐標系一直到兩相同步旋轉坐標系中轉化的時候，其中出現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行有效解除，并且在進行有效解除之后，對其中的電壓外相關的外環PI控制器和電流內環PI控制器等控制，電壓外環PI控制器對三相電壓型PWM整流器中的直流側電壓具有一定的控制作用，而電流內環PI的控制器主要是根據電壓外環的輸電指令進行電流的控制實施的，其在通過SVPWM的空間矢量調制算法進行計算之后，能夠使得6路驅動脈沖的生成，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在運行的時候，其性能就會更加穩定，能夠將其中的直流母線電壓作為雙向DC/DC變換器中的電壓源的內容，直流母線電壓恢復速度較快。

4 結語

在電動汽車逐漸蓬勃發展的過程中，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，在此基礎上，就需要實施V2G技術的電動汽車充電樁，能促使其間流量在進行流動的時候，具有雙向性的特點，而拓撲結構主要提出在dq同步旋轉坐標系的基礎上，進行電壓電流雙閉環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容得到優化發展，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有效驗證，而其結果表明，在使用結果證明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。

參考文獻

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