论文部分内容阅读
电动汽车可以与智能电网互动构成V2G(Vehicle to Grid)系统,实现电动汽车与电网之间能量的双向流动。电动汽车充放电系统除了给动力电池补充电能外,还可以作为分布式储能装置,改善电网供电品质、提高电网运行效率和稳定性,电动汽车与配电网互动是未来智能电网发展的一大趋势。本文针对电动汽车与电网互动V2G系统并网功率调节、电能质量调节以及离网恒压恒频运行三种模式下的控制策略以及电动汽车动力电池储能状态估计进行了深入地研究和探讨。开展的具体研究包括: 针对电动汽车动力电池的储能状态估计,研究了计及电池老化的电池荷电状态(SOC)估计方法。分析了锂离子电池循环使用中的老化机理,提出了一种改进的基于温度-样本熵的锂离子电池健康状态(SOH)预测模型,考虑温度因素对样本熵的影响,采用Arrhenius公式对样本熵温度归一化,可直接在不同环境温度下预测电池SOH,实用性强。提出了一种计及电池老化特征的电池储能状态SOC估计方法,将电池健康状态的变化引入电池模型,实现模型对电池老化的自适应,基于递推最小二乘法和扩展卡尔曼方法对电池荷电状态进行估计,实现了电动汽车锂离子动力电池循环寿命中SOC的精确估计。 针对V2G系统并网功率调节控制,分析了V2G系统变流器的主电路结构,并建立了并网运行模式下的数学模型。基于分散式V2G系统入网方式,提出了计及电池储能状态及用户需求的功率调度控制策略,实现电动汽车在满足用户需求的前提下,为电网提供辅助调频服务。提出了基于比例反馈积分(PFI)的电流控制方法,实现V2G系统并网电流指令的精确跟踪,并通过仿真验证了比例反馈积分控制的有效性。 针对V2G系统并网的另一种重要工作模式——电能质量调节控制,研究了具有电网电能质量调节功能的V2G系统控制策略。采用基于自适应陷波器的正负序分量分解方法提取电网电压基波正序分量,检测负载电流的谐波和无功分量,并结合V2G系统的并网功率指令,给出了并网电流指令生成方法。提出一种基于比例反馈积分PFI和重复控制的复合电流跟踪控制方法,并采用含有理式校正的相位补偿方法对重复控制进行改进,提高了电流跟踪精度,实现对网侧谐波和无功电流的补偿,提高电网电能质量。 针对V2G系统离网恒压恒频运行模式,提出了一种基于电压微分反馈有源阻尼重复控制方法:分析了电动汽车V2G系统离网运行原理,基于V2G系统逆变器离网模型,采用电压微分反馈内环增加系统阻尼,消除逆变器谐振峰,提出了基于Rectangular-Trapezoidal的微分离散实现方法;设计了含有理式相位补偿的重复控制电压补偿器,减小V2G系统在非线性负载下输出电压的总谐波畸变含量,提高了输出电压波形质量,具有良好的谐波抑制能力。 最后,搭建了基于微电网的电动汽车V2G系统实验平台,在该实验平台上实现了本文提出的控制策略并通过实验验证了其有效性。