CN112086999A - 一种v2g系统集成式滤波器建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种V2G系统集成式滤波器建模方法，属于集成式滤波器建模技术领域，S1：集成式电感的物理建模，在多物理场数值计算工具中建立包含三维模型、材料特性、激励、温度等多种影响滤波器大小的输入量；S2：对集成式电感的参数化扫描，通过多物理场数值计算工具计算不同电流激励、温度、转子角度情况下的电感磁链、电磁振动、噪音等，得到高精度电感模型的数据基础；S3：高精度集成式滤波器模型的V2G系统中的建模方法；本发明提高了V2G系统中滤波器的精确性，提高了V2G系统模型的精确性，为大规模新能源汽车并入电网提供了技术支撑，解决了现有技术中存在V2G系统模型无法充分考虑集成式滤波器的非理想因素的问题。

Description

一种V2G系统集成式滤波器建模方法
技术领域
本发明涉及集成式滤波器建模技术领域，更具体地说，涉及一种V2G系统集成式滤波器建模方法。
背景技术
V2G(Vehicle To Grid)是指通过电力电子装置，将电动汽车的动力电池接入电网，实现电能在电网和电池之间的双向流动。传统电感普遍存在体积较大的问题，妨碍了V2G系统进一步缩小。基于电机绕组复用的集成式电感得到了研究人员的大量关注。这种集成式滤波器最早由美国的Rippel和Cocconi进行了专利申请。
由于集成式滤波器使用电机定子作为铁芯，极易受到电机饱和、空间谐波等非线性因素的影响，所以集成式电感具有很强的非线性。尽管如此，绝大部分V2G系统建模时仍然把集成式电感当成是参数不变的理想电感进行处理。这种传统的处理方式，在滤波器运行在理想工况时准确度较高。但是，当非理想情况发生时，滤波器的性能可能发生很大的变化，将给电网带来电能质量问题。例如铁芯饱和导致的三次谐波问题，三相电感绕组匝间短路导致的三相不平衡问题、温度升高导致的电阻增大问题、集成式电感转子旋转时带来的齿槽谐波问题等。在这些非理想情况下，如果将滤波器作为理想元件处理将无法解释和应对非理想滤波器引发的谐波问题。因此，采用合理的测量、计算手段，充分掌握滤波器在非理想情况下的变化规律，建立非理想滤波器的数学模型，对确保大规模新能源汽车接入电网时，电网能够安全、可靠、高效地运行与维护意义重大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种V2G系统集成式滤波器建模方法，解决了现有技术中存在V2G系统模型无法充分考虑集成式滤波器的非理想因素的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种V2G系统集成式滤波器建模方法，包括以下步骤：
S1：集成式电感的物理建模，在多物理场数值计算工具中建立包含三维模型、材料特性、激励、温度等多种影响滤波器大小的输入量；
S2：对集成式电感的参数化扫描，通过多物理场数值计算工具计算不同电流激励、温度、转子角度情况下的电感磁链、电磁振动、噪音等，得到高精度电感模型的数据基础；
S3：高精度集成式滤波器模型的V2G系统中的建模方法，根据计算得到的电感数据集基础，建立多输入、多输出的查表模型、插值模型或近似等效公式模型，通过传感器测量V2G系统的电流和温度，并将其作为该电感模型的输入，查找出对应的电压、振动、噪音等输出，并将电压信号用改变代表集成式电感的受控电压源的电压。
作为本发明的一种优选方案，用于新能源汽车接入电网。
作为本发明的一种优选方案，电动汽车通过V2G系统接入电网，蓄电池能量不足时，能量从电网传递到蓄电池，蓄电池能量较多时，将直流电能回馈到电网，此时汽车与电网能量交互通过V2G系统实现。
作为本发明的一种优选方案，V2G系统包括蓄电池、双向DC/DC变换器、三相全桥变换器、滤波器、电网及控制系统构成。
作为本发明的一种优选方案，滤波器4为交流滤波电感。
本发明的有益效果：
本发明V2G系统包括蓄电池、双向DC/DC变换器、三相全桥变换器、滤波器、电网及控制系统构成，提高了V2G系统中滤波器的精确性，提高了V2G系统模型的精确性，为大规模新能源汽车并入电网提供了技术支撑，解决了现有技术中存在V2G系统模型无法充分考虑集成式滤波器的非理想因素的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程图；
图2为本发明V2G系统示意图；
图3为本发明滤波器的建模方式；
图4为本发明滤波器在V2G模型的实现方式。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种V2G系统集成式滤波器建模方法，包括以下步骤：
S1：集成式电感的物理建模，在多物理场数值计算工具中建立包含三维模型、材料特性、激励、温度等多种影响滤波器大小的输入量；
S2：对集成式电感的参数化扫描，通过多物理场数值计算工具计算不同电流激励、温度、转子角度情况下的电感磁链、电磁振动、噪音等，得到高精度电感模型的数据基础；
S3：高精度集成式滤波器模型的V2G系统中的建模方法，根据计算得到的电感数据集基础，建立多输入、多输出的查表模型、插值模型或近似等效公式模型，通过传感器测量V2G系统的电流和温度，并将其作为该电感模型的输入，查找出对应的电压、振动、噪音等输出，并将电压信号用改变代表集成式电感的受控电压源的电压。
用于新能源汽车接入电网。电动汽车通过V2G系统接入电网，蓄电池能量不足时，能量从电网传递到蓄电池，蓄电池能量较多时，将直流电能回馈到电网，此时汽车与电网能量交互通过V2G系统实现。
如图2所示，V2G系统包括蓄电池1、双向DC/DC变换器2、三相全桥变换器3、滤波器4、电网5及控制系统构成。对于三相充放电场合常采用三相全桥变换器3实现整流和逆变的功能，滤波器4为交流滤波电感。
如图3所示，滤波器4使用的建模方式，核心原理是用电流控制电压源替代固定参数电感模型。如图4所示，高精度滤波器在V2G模型的实现方式滤波器是多输入多输出的等电压源、振动源和噪音源。
本发明V2G系统包括蓄电池、双向DC/DC变换器、三相全桥变换器、滤波器、电网及控制系统构成，提高了V2G系统中滤波器的精确性，提高了V2G系统模型的精确性，为大规模新能源汽车并入电网提供了技术支撑，解决了现有技术中存在V2G系统模型无法充分考虑集成式滤波器的非理想因素的问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种V2G系统集成式滤波器建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：集成式电感的物理建模，在多物理场数值计算工具中建立包含三维模型、材料特性、激励、温度等多种影响滤波器大小的输入量；
S2：对集成式电感的参数化扫描，通过多物理场数值计算工具计算不同电流激励、温度、转子角度情况下的电感磁链、电磁振动、噪音等，得到高精度电感模型的数据基础；
S3：高精度集成式滤波器模型的V2G系统中的建模方法，根据计算得到的电感数据集基础，建立多输入、多输出的查表模型、插值模型或近似等效公式模型，通过传感器测量V2G系统的电流和温度，并将其作为该电感模型的输入，查找出对应的电压、振动、噪音等输出，并将电压信号用改变代表集成式电感的受控电压源的电压。
2.根据权利要求1所述的一种V2G系统集成式滤波器建模方法，其特征在于：用于新能源汽车接入电网。
3.根据权利要求2所述的一种V2G系统集成式滤波器建模方法，其特征在于：电动汽车通过V2G系统接入电网，蓄电池能量不足时，能量从电网传递到蓄电池，蓄电池能量较多时，将直流电能回馈到电网，此时汽车与电网能量交互通过V2G系统实现。
4.根据权利要求3所述的一种V2G系统集成式滤波器建模方法，其特征在于：V2G系统包括蓄电池、双向DC/DC变换器、三相全桥变换器、滤波器、电网及控制系统构成。
5.根据权利要求4所述的一种V2G系统集成式滤波器建模方法，其特征在于：滤波器为交流滤波电感。
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