关键词：电动汽车;;充电站;;储能;;分层控制
摘 要：随着化石燃料的巨量消耗以及由此产生的环境污染问题日益增加,电动汽车已经逐步取代传统燃油汽车登上汽车工业的舞台。同时,作为电动汽车的配套设施,电动汽车充电站也得到了快速的发展。为此无污染、零排放的光伏发电与电动汽车充电站的结合,更是得到了社会的广泛关注。论文以光储式电动汽车充电站为研究对象,以充电站系统的功率平衡为研究目的,对充电站系统的光伏发电单元、储能单元、并网单元以及系统整体的协调控制进行了系列研究。本文介绍了光伏电池的工作原理,建立了光伏电池的等效电路模型,分析了光伏电池的输出特性。为了实现光伏发电系统的最大功率跟踪(MPPT),采用了扰动观察法进行控制,通过施加扰动信号改变PWM信号的占空比,从而改变电路中开关管的开关状态,实现最大功率跟踪。为了发挥储能单元的能量缓冲作用,建立了储能蓄电池的数学模型并分析了其充放电特性,采用双向DC/DC变换器连接直流母线与储能单元,通过其数学模型推导出小信号传递函数,采用电压外环电流内环的双环控制方法实现对储能单元的充放电控制。根据光储式电动汽车充电站的并网需求,采用三相AC/DC双向变流器作为充电站系统的并网接口,分析了并网变流器的电路拓扑,通过坐标系变换得到了d-q坐标系下的数学模型。对三相AC/DC双向变流器采用电压外环、电感电流内环的双环控制,使得直流侧电压可以稳定在参考电压处。通过SVPWM调制技术控制并网变流器中开关管的通断,从而使能量在直流微网与电网间的双向流动。设计了光储式电动汽车充电站结构,分析了系统的四种工作模式,并根据光伏系统最大功率输出和储能电池的荷电状态(SOC)来确定充电站的运行模式。为了解决因母线电压波动造成储能电池频繁充放电的问题,采用了母线电压分层的控制方法。最终通过实验平台验证充电站系统协调控制的有效性。
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