关键词：电动汽车;;非车载充电机;;充电需求;;无功功率补偿;;节点电压
摘 要：随着环境污染和能源短缺等问题的日益突出,近年来以电能为动力的电动汽车得到了快速发展,非车载充电机等与此匹配的充电设施也大量分布在公共场所。考虑到无功功率对电网的不利影响和V2G(vehicle to grid)技术,本文研究了电动汽车通过非车载充电机在满足用户充电需求且不损害电池寿命的前提下对电网进行合理的无功补偿,主要研究内容如下:(1)设计了一种非车载充电机,单辆电动汽车可通过该非车载充电机向电网进行合理的无功功率补偿。给出了该非车载充电机的简化模型,然后根据非车载充电机的额定功率求取了简化模型中交流侧和直流侧各部分电感电容及等效损耗电阻的取值范围。同时基于瞬时无功理论和解耦控制设计控制环节,对交流侧和直流侧均采用PI控制。最后根据计算得到的参数取值范围选取参数,在PSCAD/EMTDC中进行建模仿真。仿真结果表明,单辆电动汽车在充电的同时,通过设计的非车载充电机可以对电网进行合理的无功功率补偿。(2)对规模化电动汽车通过非车载充电机对电网进行无功功率补偿的控制策略作了研究,以此确定每辆电动汽车需要向电网补偿无功功率的大小。首先对电动汽车通过非车载充电机向电网进行无功补偿时的运行特性作了分析,其次研究了三种电网模型及其节点电压与补偿的无功功率的关系。通过研究分析表明,三种电网模型的节点电压与补偿无功功率的关系可以用统一形式表示。然后对每辆电动汽车通过非车载充电机可对电网进行无功功率补偿的功率取值范围作了详细分析,确定了每辆车可向电网补偿的无功功率的范围及此时的电动汽车充电功率。最后对规模化电动汽车通过非车载充电机对电网进行无功功率补偿的控制策略作了研究,提出的控制策略既可以满足用户的充电需求又可以对电网进行合理的无功功率补偿。(3)以北京某小区配电网模型为基础,对前面提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明当电动汽车充电但不参与电网无功功率补偿时,节点电压波动增大,偏离额定电压值增大且可能超过电网规定的电压范围。当电动汽车按照本文提出的控制策略进行充电时,节点电压波动减小且偏离额定电压值的大小减小,当电压超过电网规定范围时能有效的将电压控制在规定范围内,且随着车辆数的增加这种控制效果会越来越好,既满足了用户的充电需求,又满足了电网需求。
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