基于v2g的電動汽車雙電力接口充電樁

譚雅瑋　劉益壯　侯林伶 　王倩　李唯佳

摘? 要：該文介紹了一種雙電力接口充電樁設計方法，充電時該系統通過雙向PWM整流電路對交流電網側交流電進行整流（采用SVPWM控制方法），用戶可以使用由雙向DC/DC降壓后的電能;放電時將由DC/DC電路升高后的電壓通過PWM電路逆變成交流電進入電網。在充放電期間由TMS320F2812芯片對整個系統進行DSP控制。該系統能夠實現電能的雙向變換，改善智能電網的穩定性，起到“削峰填谷”的作用，同時也可以讓電動汽車用戶和電力部門獲得更大的經濟效益。

關鍵詞：雙電力接口充電樁? v2g? DSP控制

中圖分類號：TM925.9 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（b）-0033-02

隨著我國對新能源汽車的重視和有關政策的施行，電動汽車因可以利用清潔可再生能源作為動力而越來越受到青睞。其中，為電動車充電的充電樁是電動車充放電系統不可或缺的一部分。

該文探討了一種基于V2G（Vehicle to Grid）電動汽車和電網互動技術的雙電力接口充電樁設計方法，主要分為PWM整流部分，雙向DC/DC電路和DSP控制監測與通信幾部分，以實現電能的雙向變換，改善智能電網的穩定性，起到“削峰填谷”的作用，同時也可以讓電動汽車用戶和電力部門獲得更大的經濟效益。

1? 系統主要結構

該系統主要分為PWM整流部分、雙向DC/DC電路和DSP控制監測通信幾部分。其具體結構框圖如圖1所示。

充電時該系統通過雙向PWM整流電路對交流電網側交流電進行整流，用戶可以使用由雙向DC/DC降壓后的電能;放電時將由DC/DC電路升高后的電壓通過PWM電路逆變成交流電進入電網。在充放電期間由TMS320F2812芯片對整個系統進行DSP控制。

2? 三相PWM整流

三相電壓型PWM整流器可以實現電能的雙向流通，且具有畸變率低、功率因數可調等諸多優點。該系統采用空間矢量脈寬調制（SVPWM）控制方法產生控制開關管的信號，對比正弦波脈沖調制（SPWM），SVPWM可以提高電壓利用率，動態性能也比SPWM控制方法優良。同時每次開關切換只涉及一個器件，開關損耗小。同時，因三相電壓型PWM整流器可逆變，能夠同時擔任從電網把能量傳輸給電動汽車電池組，和把能量送回電網的功能。三相PWM整流電路基本拓撲結構如圖2所示。

三相電壓型PWM型整流器的控制方法。為保持電流為正弦波形，改善功率因數等性能，可以采用電流閉環的控制方式。如采用電流滯環跟蹤模式，把參考電壓與輸入電流進行比較，若電流差值超過設置的環寬，自動調節輸出電流，使電流不會偏差過大超過設定范圍。

3? 雙向DC/DC電路

該文設計的充電樁可以通過雙向DC-DC變換器使能量完成從電網到負載和從負載到電網的雙向傳遞。功能上可以看成兩個單向DC-DC變換器，可以達到“一機兩用”的功能。雙向DC-DC變換器同時應具有控制輸入電壓，提高利用功率因數的功能，在國內電動汽車生產中廣泛使用。

該設計選用Buck/Boost電路，當電動汽車從充電樁獲取電能時，雙向DC＼DC變換器起到對直流電壓的降壓作用;當把電動汽車蓄電池的能量反饋給電網時，雙向DC＼DC變換器起升壓作用，把升壓后的直流電傳給三相電壓型PWM整流器，再經過逆變后傳給交流電網。

4? DSP控制電路與電網通信

DSP即數字信號處理，將系統輸出電壓電流采樣，后通過程序設置，產生PWM信號控制開關管，同時進行PI控制。采用通用DSP芯片的數字信號處理系統比模擬信號處理相比，有精度高、抗干擾能力強、穩定性好、編程方便、接口簡單、集成方便等優點。該設計中此系統選用TMS320F2812作為主控制芯片。因為所占面積小、性能優良、便攜性高等特點，TMS320F2812可以同時適用于多種手持設備，滿足各種工業環境應用。

充電樁中同時具有與電網的通信功能。通過對電網需求的實時監測，對充放電價進行調整。

5? 結語

該文討論了一種雙電力接口充電樁的基本結構，主要為PWM整流，雙向DC/DC變換，DSP控制部分，并對這些部分進行了說明。若本設計投入使用，可以實現電能的雙向變換，在不同的時間對電網放電和充電，從而改善智能電網性能。

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