CN111231724A - 一种电动汽车充电站运行控制系统及方法 - Google Patents
一种电动汽车充电站运行控制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111231724A CN111231724A CN202010124380.5A CN202010124380A CN111231724A CN 111231724 A CN111231724 A CN 111231724A CN 202010124380 A CN202010124380 A CN 202010124380A CN 111231724 A CN111231724 A CN 111231724A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging station
- generator set
- diesel generator
- electric vehicle
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
- B60L53/51—Photovoltaic means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
- B60L53/53—Batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
- B60L53/57—Charging stations without connection to power networks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本公开提供了一种电动汽车充电站运行控制系统及方法,涉及充电站运行控制技术领域,包括柴油发电机组、光伏阵列、蓄电池、电压源变换器、升压变换器和双向DCDC变换器;通过优化控制策略,首先使用太阳能光伏和电池储能系统的电量,然后使用电网,最后当其他形式的充电不可用时,再使用柴油发电机组发电,这种充电站运行策略增加了充电站的可靠性,有助于降低充电站的运行成本;本公开解决了现有技术中无法实现多能源充电最小成本控制和连续充电的问题,利用对不同能源的优先使用原则,实现了不间断充电,增加了充电站的可靠性,降低了充电站的运行成本。
Description
技术领域
本公开涉及充电站运行控制技术领域,特别涉及一种电动汽车充电站运行控制系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术,并不必然构成现有技术。
基于传统能源的交通运输部门的电气化降低了电动汽车的整体效益,甚至可以增加排放水平相比化石燃料相同的车辆系统。然而,要真正利用电动汽车,需要开发完全绿色的充电系统,其中的能源完全由可再生能源产生,如太阳能光伏阵列,风能和水电。由于太阳能几乎无处不在,基于太阳能光伏阵列的充电站是最可行的解决方案,即使对于偏远的农村社区也是如此。装太阳能光伏充电站可以减少电网的需求高峰。它还减少了电动汽车对电网的依赖。此外,与基于电网的充电相比,太阳能光伏阵列与充电站的集成降低了单位充电成本。部署基于太阳能光伏的充电站还可以减少驾驶员的里程焦虑。
但是,本公开发明人发现,由于太阳能光伏发电是间歇性的,并且在夜间无法使用,所以基于太阳能光伏阵列的充电站需要辅助一些辅助能源,如蓄电池;同时,充电站从电网中获取的电量应该是最小的,这样充电站的运行成本才能保持在较低水平,电动车的充电成本才能保持在最低水平,但是电网供应中断时,充电站需要柴油发电机组的备份,此时,理想的柴油发电机组的运行方式应该是输出功率最大,燃料消耗最小。然而,现有的控制策略并没有完全的考虑光伏发电、蓄电池、电网以及柴油发电机组的协同配合问题,无法保证在耗能最小的前提下实现不间歇式充电。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本公开提供了一种电动汽车充电站运行控制系统及方法,利用对不同能源的优先使用原则,实现了不间断充电,增加了充电站的可靠性,降低了充电站的运行成本。
为了实现上述目的,本公开采用如下技术方案:
本公开第一方面提供了一种电动汽车充电站运行控制系统。
一种电动汽车充电站运行控制系统,包括柴油发电机组、光伏阵列、蓄电池、电压源变换器、升压变换器和双向DCDC变换器;
所述柴油发电机组通过同步开关在共耦点上连接,电网通过同步开关与共偶点连接,至少两辆电动汽车与共偶点连接,共耦点通过接口电感连接到电压源变换器上;
蓄电池与电压源变换器的直流母线连接,光伏阵列通过升压变换器与电压源变换器的直流母线连接,至少一辆电动汽车通过双向DC-DC变换器与电压源变换器的直流母线连接;
所述电压源变换器用于根据预设控制策略,产生充电站的开关脉冲和/或柴油发电机组的开关脉冲。
本公开第二方面提供了一种电动汽车充电站运行控制方法。
一种电动汽车充电站运行控制方法,利用本公开第一方面所述的电动汽车充电站运行控制系统,包括以下步骤:
没有电网和柴油发电机组供电时,连接电压源变换器直流母线的电动汽车通过双向DC-DC变换器充电;
以电压源变换器作为逆变器产生预设幅值和频率的正弦波信号,将此正弦波信号与正弦信号的峰值振幅相乘,得到共耦合点的参考电压;
将共耦点的参考电压与感知电压进行比较,得到比例积分控制器的误差电压,比例积分控制器输出共偶点处的参考电流;
通过比较估计参考电流和实际感知电流,通过迟滞电流控制器对误差进行处理后得到充电站的开关脉冲。
本公开第三方面提供了一种电动汽车充电站运行控制方法。
一种电动汽车充电站运行控制方法,利用本公开第一方面所述的电动汽车充电站运行控制系统,包括以下步骤:
有电网和柴油发电机组供电时,连接电压源变换器直流母线的电动汽车通过双向DC-DC变换器充电;
利用改进的自适应陷波滤波器估计基频电流分量;
利用基频电流分量总电流分量,得到总有功电流分量和总无功电流分量;
根据总电流分量和总无功电流分量,计算电网或柴油发电机组电流;
将参考电网参考电流与电网实际电流进行比较,生成柴油发电机组的开关脉冲;或者将柴油发电机组参考电流与柴油发电机组实际电流进行比较,生成柴油发电机组的开关脉冲。
本公开第四方面提供了一种电动汽车充电站运行控制方法。
一种电动汽车充电站运行控制方法,利用本公开第二方面所述的电动汽车充电站运行控制方法进行没有电网和柴油发电机组供电时的电压源变换器控制,利用本公开第三方面所述的电动汽车充电站运行控制方法进行有电网和柴油发电机组供电时的电压源变换器控制,从单机模式切换到并网或柴油发电机组连接模式的同步控制方法,具体如下:
在电网或柴油发电机组电压出现时,当电网或柴油发电机组电压超过最小同步设定电压时,同步过程开始;
估计电网或柴油发电机组电压相位角和共耦点电压,计算相位误差;
当相位误差在预设标准范围内时,同步开关闭合,连接电网或柴油发电机组到充电站,同步后,对电网或柴油发电机组电压按照预设频率进行连续采样;
当电网或柴油发电机组不符合预设标准时,同步开关断开,电网或柴油发电机组与充电站隔离。
与现有技术相比,本公开的有益效果是:
1、本公开第一方面所述的系统,以最小的充电成本进行不间断充电,基于太阳能光伏、电池储能系统、电网和柴油发电机组的混合充电站运行策略,利用多种能源,实现了充电站的运行成本最小化。
2、本公开第二方面所述的控制方法,实现了无电网和柴油发电机组时的电压源变换器控制,通过PI控制器得到了共偶点处的参考电流,并通过迟滞电流控制器对误差进行处理,给出充电站的开关脉冲,实现了对只有光伏阵列和蓄电池供电时的充电脉冲的精确控制,在提高了不间断供电的能力的情况下降低了成本。
3、本公开第三方面所述的控制方法,实现了有电网和柴油发电机组时的电压源变换器控制,实现了对有光伏阵列、蓄电池、电网和柴油发电机组的混合供电时的电网和柴油发电机组充电脉冲的精确控制,在提高了不间断供电的能力的情况下降低了成本。
4、本公开第四方面所述的控制方法,实现了从单机模式切换到并网或柴油发电机组连接模式的同步控制,在切换时保证了充电的连续性,同时实现了对电压频率的修正,极大的提高了切换控制的准确度。
附图说明
图1为本公开实施例1提供的电动汽车充电站运行控制系统的结构示意图。
图2为本公开实施例2提供的电动汽车充电站运行控制方法的流程示意图。
图3为本公开实施例3提供的电动汽车充电站运行控制方法的流程示意图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下,本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1:
正如背景技术所介绍的,为了实现光伏充电站的不间断充电,提高充电站的可靠性,降低其运行成本,可以利用一种基于太阳能光伏阵列、电池储能系统、电网和柴油发电机组优先使用能源的充电策略。
但是由于太阳能光伏发电是间歇性的,并且在夜间无法使用,所以基于太阳能光伏阵列的充电站需要辅助一些辅助能源,如蓄电池。充电站从电网中获取的电量应该是最小的,这样充电站的运行成本才能保持在较低水平,电动车的充电成本才能保持在最低水平。但是电网供应中断时,充电站需要柴油发电机组的备份,此时,理想的柴油发电机组的运行方式应该是输出功率最大,燃料消耗最小,传统的分布式发电机组可以提供额定容量50%的非线性负载,其效率与制造商规定的相同。为了解决如上的技术问题,本实施例提出了一种最小成本进行不间断充电的电动汽车充电站运行控制系统。
如图1所示,本公开实施例1提供了一种电动汽车充电站运行控制系统,单相双绕组自激感应发电机(SEIG)、代表柴油发动机的三相笼式感应电动机(SCIM)、柴油发电机组(DG)、双支电压源变换器(VSC)、双向DC-DC转换器、蓄电池组、光伏阵列和升压变换器;
充电站由单相双绕组自激感应发电机组成,该感应发电机与代表柴油发动机的三相笼式感应电动机耦合,这种双联装置称为柴油发电机组。
自激式感应发电机的主绕组通过同步开关与共耦点相连接。在自励感应发电机的辅助绕组上连接励磁电容器,在空载时产生主绕组上的额定电压,以保证系统正常运行。电网也通过同步开关在共耦点上连接。
两辆电动汽车在共耦点的共耦点处连接。在两辆电动汽车中,有一辆电动汽车充电器是经过功率因数校正的,因此,它在单位功率因数处吸收正弦电流。然而,另一个充电器会吸收非正弦电流。
共耦点通过接口电感连接到两腿电压源变换器上,在共耦点两侧连接两个充电站串联的纹波滤波器,滤除开关谐波。蓄电池连接到电压源变换器的直流母线上。
太阳能光伏阵列还通过升压变换器连接到电压源变换器的直流母线上,另一辆电动汽车通过双向DC-DC变换器连接到充电站直流母线,双向DC-DC变换器使电动汽车既能充电又能放电。
所述电压源变换器用于根据预设控制策略,产生充电站的开关脉冲和/或柴油发电机组的开关脉冲。
本实施例所述的系统紧贴工程应用,利用多种能源,使充电站的运行成本最小化。为了实现不间断充电,降低充电成本,在本实施例中,首先使用太阳能光伏和电池储能系统的电量,然后使用电网,最后,当其他形式的充电不可用时,再使用柴油发电机组发电,这种充电站运行策略增加了充电站的可靠性,有助于降低充电站的运行成本。
系统的工作原理和具体实现方法如下:
电动汽车充电站的能源管理策略
太阳辐照度的变化、充电功率需求的变化所引起的瞬态,导致直流母线上能量的瞬态不平衡。针对这一问题,提出了一种基于直流母线能量平衡的能量管理策略。在稳态条件下,功率管理的关系为:
±Ps+Pg+PPV±Pb±PEV1±PEV2±PEV3=0 (1)
其中Ps、Pg、Ppv、Pb为电网电源;柴油发电机组功率、太阳能光伏阵列功率、蓄电池功率。然而,PEV1、PEV2和PEV3代表电动汽车的功率。正功率表示功率的供给,负功率表示功率的消耗。这意味着柴油发电机组和太阳能光伏发电机组的潮流是单向的。然而,根据功率平衡方程,剩余的电源有双向的功率流。
在动态条件下,功率管理方程为:
±ΔPS+Pg+ΔPPV±ΔPb±ΔPEV1±ΔPEV2±ΔPEV3=0 (2)
电动汽车充电需求的变化会引起电网功率的变化。然而,电动汽车的功率变化,由于其充电特性。电动汽车最初以恒流模式充电,从而获得峰值功率。但是,当电池的荷电状态(SOC)达到一定的值(通常为80%)时,充电就会转向恒压模式,因此需要少量的电能进行充电。太阳能光伏阵列的功率随着辐照度的变化而变化。蓄电池也根据直流母线上的能量不平衡来充电/放电。在(1)(2)的基础上,推导出不同运行方式下的能量管理方程为:
模式一:当PPV>0时,Pg=0,PS=0;
模式二:当PPV=0,SOCBESS>SOCmin时,Pg=0,PS=0;
模式三:当PPV=0,SOCBESS<SOCmin时,Pg=0,PS≠0;
模式四:当PPV=0,SOCBESS<SOCmin,Pg=0时,PS≠0;
实施例2:
如图2所示,本公开实施例2提供了一种电动汽车充电站运行控制方法,利用实施例1所述的电动汽车充电站运行控制系统。
无电网和柴油发电机组时的电压源变换器控制时,采样模式一和模式二进行能量管理。
在模式一和模式二下,充电站利用太阳能光伏阵列能量对电动汽车进行充电。连接直流母线的电动汽车通过双向DC-DC变换器充电。
而为了给连接在共耦点的电动汽车充电,共耦点的电压源变换器作为逆变器产生220V(RMS)50Hz的正弦电压。为此,引用频率综合获取相位角(θc),具体为通过对参考频率进行积分得到相位角。利用该相位角,产生单位幅值为50Hz的正弦波。然后将参考正弦信号与正弦信号的峰值振幅相乘,得到共耦合点的参考电压(vc*)。将共耦点的参考电压(vc*)与感知电压(vc)进行比较,给出了比例积分(PI)控制器的误差电压。PI控制器的输出给出PCC处的参考电流(ic*)。
PI控制器的表达式为:
其中vce为电压误差,kpv和kiv为PI控制器的增益,通过比较估计参考电流ic*和实际感知电流ic,并通过迟滞电流控制器对误差进行处理,给出电压源变压器的开关脉冲。
DC-DC升压转换器的开关脉冲是由基于增量电导(INC)的最大功率点跟踪(MPPT)算法产生的,升压转换器用于提取太阳能光伏阵列的最大功率。
实施例3:
如图3所示,本公开实施例3提供了一种电动汽车充电站运行控制方法,利用实施例1所述的电动汽车充电站运行控制系统。
有电网或柴油发电机组时的电压源变换器控制时,采样模式三和模式四进行能量管理。
电压源变换器控制的目的是估算出用于产生电压源变换器开关脉冲的参考电网/柴油发电机电流is*或ig*,为此,控制器首先从共耦点的畸变电动汽车电流iev1+iev2,估计基频电流分量ief,即利用滤波器的正交分量提取基频电流分量。
共耦点的总电流iev1+iev2包含非基频电流分量和直流偏置。因此,为了提取基频电流分量ief,使用了改进的自适应陷波滤波器(MANF),MANF产生两种信号,即同相电流分量和正交相电流分量。由于滤波器的正交分量相对于输入信号的同相分量具有更好的滤波特性,因此本实施例中利用滤波器的正交分量提取基波电流分量。改进的自适应陷波滤波器包括一个额外的环路来消除输入信号的直流偏移。
利用基频分量电流ief,利用图3所示的采样保持逻辑(ief3+ip-ifp=isp)估计基频电流ief、有功分量Ip和无功分量Iq的幅值,ZCD为零电流检测输入端,IabsI为取绝对值,SH代表开关;
利用Ip估计总电流分量Isp为:
ISP=IP+Ief3-Ifp (4)
其中,Ifp是应用于柴油发电机的频率控制,只有当柴油发电机组向充电站供电时,这一项才在模式四中激活,而Ief3是电动汽车在并网模式下的前馈项,随着柴油发电机组的运行,它将没有影响。
同样地,使用Iq估计总无功电流分量Isq为:
Isq=Ivp-Iq (5)
其中Ifp为柴油发电机连接方式下电压控制回路的输出。在网格连接模式中,这一项没有影响。
此时,参考电网/柴油发电机组电流为:
式中ut和qt为电网/柴油发电机组电压vs或vg的同相和交相单元模板。现在,将参考电网/柴油发电机组电流is*或ig*与实际电网/柴油发电机组电流is或ig进行比较,生成柴油发电机组的开关脉冲。
柴油发电机组电压和频率的解耦控制,具体如下:
当柴油发电机组供电给电动汽车充电时,柴油发电机组的电压和频率分别因无功和有功充电需求的变化而变化。因此,基于PI控制器的电压和频率控制器被用来调节电压和频率。
电压回路PI控制器的输出为:
Ivq(k)=Ivq(k-1)+kvp{Vme(k)-Vme(k-1)}+kviVme(k) (7)
其中Vme=Vm*-Vm,Ivq为PI控制器的输出,kvp为PI控制器的比例积分增益,Kvp、和Kvi为PI控制器的比例增益和积分增益。Vm*-Vm为额定值减实际值,用于电压的校正。
同理,频率控制回路为:
Ifp(k)=Ifp(k-1)+kfp{fe(k)-fe(k-1)}+kfife(k) (8)
其中fe为频率误差,kfp、kfi为控制器的比例积分增益。由于它们的电压和频率在瞬态下不发生变化,当这两个控制器在并网模式下输出为零时失去影响。
电动汽车的DC-DC变换器控制,具体为:
通过双向DC-DC变换器连接在直流母线上的电动汽车控制,电动汽车以恒流充电/放电,根据充电/放电,参考电流可以是正的或负的,恒流模式PI控制器的表达式为:
Iep(k)=Iep(k-1)+Kep{Ier(k)-Ier(k-1)}+KeiIer(k) (9)
其中Ier为误差电流,kep和kei为PI控制器的比例积分增益。
实施例4:
本公开实施例4提供了一种电动汽车充电站运行控制方法,利用本公开实施例2所述的电动汽车充电站运行控制方法进行没有电网和柴油发电机组供电时的电压源变换器控制,利用本公开实施例3所述的电动汽车充电站运行控制方法进行有电网和柴油发电机组供电时的电压源变换器控制,从单机模式切换到并网或柴油发电机组连接模式的同步控制方法,具体如下:
为了保持电动汽车充电的不中断性,并在切换模式时避免电流暂态,需要进行同步。
在电网/柴油发电机组电压出现时,当电网/柴油发电机组电压超过最小同步设定电压时,同步过程开始。对于同步控制器,首先估计电网/柴油发电机组设定电压相位角和共耦点电压的相位角,并计算相位误差。这里使用PI控制器来最小化这两个电压之间的相位误差。PI控制器的输出给出了与相位误差相等的频率误差。
PI控制器的表达式为:
Δω(k)=Δω(k-1)+kpa{Δθ(k)-Δθ(k-1)}+kiaΔθ(k) (10)
其中,Δθ是相位误差,kpa和kia是PI控制器的增益。
利用误差频率,控制器估计共耦点产生的电压的修正频率。修正后的频率表达式为:
ωm=ωo+Δω (11)
控制器采用电压源变换器,在共耦点产生修正频率的电压。当相位误差在IEEE1547标准范围内时,开关控制使开关信号为S=1。一旦信号高,同步开关连接电网/柴油发电机组到充电站。同步后,控制器对电网/柴油发电机组电压进行连续采样,当电网/DG不符合IEEE1547标准时,开关控制回路将同步信号S=0禁用,这导致电网/柴油发电机组和充电站的隔离。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述,但并非对本公开保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本公开的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种电动汽车充电站运行控制系统,其特征在于,包括柴油发电机组、光伏阵列、蓄电池、电压源变换器、升压变换器和双向DCDC变换器;
所述柴油发电机组通过同步开关在共耦点上连接,电网通过同步开关与共偶点连接,至少两辆电动汽车与共偶点连接,共耦点通过接口电感连接到电压源变换器上;
蓄电池与电压源变换器的直流母线连接,光伏阵列通过升压变换器与电压源变换器的直流母线连接,至少一辆电动汽车通过双向DC-DC变换器与电压源变换器的直流母线连接;
所述电压源变换器用于根据预设控制策略,产生充电站的开关脉冲和/或柴油发电机组的开关脉冲。
2.如权利要求1所述的电动汽车充电站运行控制系统,其特征在于,所述柴油发电机组包括至少一台自激式感应发电机,所述自激式感应发电机的主绕组通过同步开关与共耦点相连接,在自励感应发电机的辅助绕组上连接励磁电容器,在空载时产生主绕组上的额定电压。
3.如权利要求1所述的电动汽车充电站运行控制系统,其特征在于,在共耦点两侧均连接有纹波滤波器,用于滤除开关谐波。
4.一种电动汽车充电站运行控制方法,其特征在于,利用权利要求1-3任一项所述的电动汽车充电站运行控制系统,包括以下步骤:
没有电网和柴油发电机组供电时,连接电压源变换器直流母线的电动汽车通过双向DC-DC变换器充电;
以电压源变换器作为逆变器产生预设幅值和频率的正弦波信号,将此正弦波信号与正弦信号的峰值振幅相乘,得到共耦合点的参考电压;
将共耦点的参考电压与感知电压进行比较,得到比例积分控制器的误差电压,比例积分控制器输出共偶点处的参考电流;
通过比较估计参考电流和实际感知电流,通过迟滞电流控制器对误差进行处理后得到充电站的开关脉冲。
5.一种电动汽车充电站运行控制方法,其特征在于,利用权利要求1-3任一项所述的电动汽车充电站运行控制系统,包括以下步骤:
有电网和柴油发电机组供电时,连接电压源变换器直流母线的电动汽车通过双向DC-DC变换器充电;
利用改进的自适应陷波滤波器估计基频电流分量;
利用基频电流分量总电流分量,得到总有功电流分量和总无功电流分量;
根据总电流分量和总无功电流分量,计算电网或柴油发电机组电流;
将参考电网参考电流与电网实际电流进行比较,生成柴油发电机组的开关脉冲;或者将柴油发电机组参考电流与柴油发电机组实际电流进行比较,生成柴油发电机组的开关脉冲。
7.如权利要求5所述的电动汽车充电站运行控制方法,其特征在于,当柴油发电机组供电给电动汽车充电时,柴油发电机组的电压和频率采用PI控制器控制,具体为:
电压回路PI控制器的输出为:
Ivq(k)=Ivq(k-1)+kvp{Vme(k)-Vme(k-1)}+kviVme(k)
其中,Vme=Vm*-Vm,Ivq为PI控制器的输出,kvp为PI控制器的比例积分增益;
频率控制回路为:
Ifp(k)=Ifp(k-1)+kfp{fe(k)-fe(k-1)}+kfife(k)
其中,fe为频率误差,kfp和kfi为控制器的比例积分增益。
8.如权利要求4或5所述的电动汽车充电站运行控制方法,其特征在于,连接电压源变换器直流母线的电动汽车通过双向DC-DC变换器以恒流模式充电,具体PI控制方式为:
Iep(k)=Iep(k-1)+Kep{Ier(k)-Ier(k-1)}+KeiIer(k)
其中,Ier为误差电流,kep和kei为PI控制器的比例积分增益。
9.一种电动汽车充电站运行控制方法,其特征在于,利用权利要求4所述的电动汽车充电站运行控制方法进行没有电网和柴油发电机组供电时的电压源变换器控制,利用权利要求5所述的电动汽车充电站运行控制方法进行有电网和柴油发电机组供电时的电压源变换器控制,从单机模式切换到并网或柴油发电机组连接模式的同步控制方法,具体如下:
在电网或柴油发电机组电压出现时,当电网或柴油发电机组电压超过最小同步设定电压时,同步过程开始;
估计电网或柴油发电机组电压相位角和共耦点电压,计算相位误差;
当相位误差在预设标准范围内时,同步开关闭合,连接电网或柴油发电机组到充电站,同步后,对电网或柴油发电机组电压按照预设频率进行连续采样;
当电网或柴油发电机组不符合预设标准时,同步开关断开,电网或柴油发电机组与充电站隔离。
10.如权利要求9所述的电动汽车充电站运行控制方法,其特征在于,采用PI控制器最小化这两个电压之间的相位误差,PI控制器输出与相位误差相等的频率误差,利用误差频率估计共耦点产生的电压的修正频率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010124380.5A CN111231724B (zh) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | 一种电动汽车充电站运行控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010124380.5A CN111231724B (zh) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | 一种电动汽车充电站运行控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111231724A true CN111231724A (zh) | 2020-06-05 |
CN111231724B CN111231724B (zh) | 2021-12-03 |
Family
ID=70875023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010124380.5A Active CN111231724B (zh) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | 一种电动汽车充电站运行控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111231724B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113043891A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-06-29 | 南通大学 | 一种太阳能电动汽车集成充电机系统统一控制方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1728511A (zh) * | 2005-07-27 | 2006-02-01 | 南京航空航天大学 | 定子双绕组异步电机发电系统设计及控制方法 |
CN202817753U (zh) * | 2012-06-13 | 2013-03-20 | 中国东方电气集团有限公司 | 基于综合应用研究的微网系统结构 |
CN203850910U (zh) * | 2014-05-19 | 2014-09-24 | 温州大学 | 基于直流微电网的电动汽车供电装置 |
CN104600807A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-06 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 基于交直流双母线的电动车充电站系统 |
CN104767263A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-07-08 | 曹进 | 一种节能式电动汽车充电站 |
CN205681359U (zh) * | 2016-02-06 | 2016-11-09 | 曲阜师范大学 | 新型单相自激风力发电装置 |
CN106505615A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-03-15 | 常州天合光能有限公司 | 一种基于独立微网的电动汽车充电站供电系统 |
KR20190048623A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 금호이앤지 (주) | 태양광 기반의 자율 독립형 마이크로그리드 시스템 및 그 운전방법 |
RU2692866C1 (ru) * | 2018-06-08 | 2019-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Устройство автономного электропитания |
CN110518608A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-11-29 | 华北电力大学(保定) | 基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网能量控制方法 |
CN110768355A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 中船动力有限公司 | 一种直流组网风光柴储陆用电站系统及其工作方法 |
-
2020
- 2020-02-27 CN CN202010124380.5A patent/CN111231724B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1728511A (zh) * | 2005-07-27 | 2006-02-01 | 南京航空航天大学 | 定子双绕组异步电机发电系统设计及控制方法 |
CN202817753U (zh) * | 2012-06-13 | 2013-03-20 | 中国东方电气集团有限公司 | 基于综合应用研究的微网系统结构 |
CN203850910U (zh) * | 2014-05-19 | 2014-09-24 | 温州大学 | 基于直流微电网的电动汽车供电装置 |
CN104767263A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-07-08 | 曹进 | 一种节能式电动汽车充电站 |
CN104600807A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-06 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 基于交直流双母线的电动车充电站系统 |
CN205681359U (zh) * | 2016-02-06 | 2016-11-09 | 曲阜师范大学 | 新型单相自激风力发电装置 |
CN106505615A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-03-15 | 常州天合光能有限公司 | 一种基于独立微网的电动汽车充电站供电系统 |
KR20190048623A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 금호이앤지 (주) | 태양광 기반의 자율 독립형 마이크로그리드 시스템 및 그 운전방법 |
RU2692866C1 (ru) * | 2018-06-08 | 2019-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Устройство автономного электропитания |
CN110518608A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-11-29 | 华北电力大学(保定) | 基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网能量控制方法 |
CN110768355A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 中船动力有限公司 | 一种直流组网风光柴储陆用电站系统及其工作方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113043891A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-06-29 | 南通大学 | 一种太阳能电动汽车集成充电机系统统一控制方法 |
CN113043891B (zh) * | 2021-04-13 | 2024-01-26 | 南通大学 | 一种太阳能电动汽车集成充电机系统统一控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111231724B (zh) | 2021-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102185533B (zh) | 储能型准-z源光伏发电控制系统和控制方法 | |
Verma et al. | A solar PV, BES, grid and DG set based hybrid charging station for uninterruptible charging at minimized charging cost | |
Bao et al. | Battery charge and discharge control for energy management in EV and utility integration | |
CN103441566A (zh) | 一种市电、光伏电池和储能电池协同供电系统及方法 | |
Virulkar et al. | Integrated battery controller for distributed energy system | |
CN105553065A (zh) | 船用复合储能单元的能量管理系统和方法 | |
Jain et al. | A grid connected PV array and battery energy storage interfaced EV charging station | |
Song et al. | A residential 10kWh lithium-polymer battery energy storage system | |
Kallel et al. | Control management strategy of stand-alone hybrid power micro-system using super-capacitor | |
Hasan et al. | Control of energy storage interface with a bidirectional converter for photovoltaic systems | |
CN111231724B (zh) | 一种电动汽车充电站运行控制方法 | |
Ray et al. | Modeling and power management of electric vehicle charging system | |
Tidjani et al. | Energy management of micro grid based electrical vehicle to the building (V2B) | |
Xu et al. | Energy management and control strategy for DC micro-grid in data center | |
Chen et al. | Design of PV hybrid DC/AC microgrid for electric vehicle charging station | |
Gaiceanu | MATLAB/simulink-based grid power inverter for renewable energy sources integration | |
Kumar et al. | Design and modelling of solar and Hybrid power based EV charging station using ANFIS controller. | |
Tidjani et al. | Control strategy for improving the power flow between home integrated photovoltaic system, plug-in hybrid electric vehicle and distribution network | |
Kuhada et al. | Real-time simulation of V2G operation for EV battery | |
Mehta et al. | Design and analysis of photovoltaic-fuel cell hybrid distributed generation system | |
Jana et al. | Simultaneous active and reactive power control of single-phase grid connected battery storage system | |
Gayatri et al. | Mitigation of Power Quality Issues during Electric Vehicle Integration | |
Bhargav et al. | Active Power Filtering Using Solar EV Charger for Residential Application | |
Sharma et al. | Seamless Integration of An Onboard Charger in a Smart Home | |
Na et al. | Power conversion system control method for hybrid ESS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |