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电动汽车V2G变换器及控制技术研究
| 论文题名： | 电动汽车V2G变换器及控制技术研究 |
| 关键词： | 电动汽车;电池管理;双向功率变换器;控制策略 |
| 摘要： | 电动汽车的普及和智能电网的发展，使电动汽车V2G技术受到了工业和学术两界的持续关注，V2G变换器也成为国内外学者中的热点研究课题。V2G技术将电动汽车动力电池组视为移动储能单元，借助电力电子变换器控制电池组充电或者向电网放电，实现电网与电池之间能量的双向流动。因此对于电网削峰填谷、车主节省成本以及车网互联良性互动都具有积极意义。而实现该技术的重要基础就在于可控制能量双向流动的V2G变换器。 本文设计了一种V2G双向功率变换器，选择两级式拓扑，前级AC-DC为电压源型三相全桥PWM电路，后级DC-DC为双有源主动桥式电路。工作原理和数学模型分析表明，该拓扑可实现交流侧四象限运行和电池侧充放电。 为满足V2G功能三种工作模式要求，给出变换器整体控制原理图并详细研究两级控制策略:正向充电时，AC-DC级采用基于直接电流反馈的电压电流双闭环控制直流电压与交流电流，DC-DC级采用单移相控制并结合电压和电流闭环实现恒流-恒压充电;反向放电时，AC-DC级采用电流闭环控制交流电流，DC-DC级由电压闭环获得移相角，实现稳压放电;无功模式运行时，由Q控制获得AC-DC级电流环无功电流给定值。仿真中结合改进的蓄电池通用等效模型，验证了V2G变换器及其控制能实现双向充放电和无功传输控制。 鉴于V2G变换器的四象限运行能力，本文探讨其参与调频/调压服务的可行性。研究适合电动汽车和V2G变换器的调频/调压下垂控制曲线，依此设计针对频率/电压偏移调节有功/无功功率传输的调频/调压控制器，分别叠加于PQ控制给定值之前。仿真模型结果表明，V2G变换器及其调频/调压下垂控制能快速且灵敏响应电源频率/电压变化，调整有功/无功功率传输，完成调频/调压要求。 本文搭建出小功率硬件平台进行实验验证，包括设计主电路、驱动电路、采样调理电路的原理图和PCB，并编写DSP控制系统软件流程。实验结果证明前级可以控制整流和逆变状态运行，后级可以控制输出直流电压和电流稳定，进而分别有效控制两级电路的双向有功功率传输，用于充放电。本文为电动汽车V2G变换器研究和推广应用提供了一定的理论和技术支撑。 |
| 作者： | 徐博文 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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