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采用高频链矩阵变换器的V2G充电站技术研究
| 论文题名： | 采用高频链矩阵变换器的V2G充电站技术研究 |
| 关键词： | 高频链矩阵变换器;V2G充电站;拓扑结构;控制策略 |
| 摘要： | V2G技术利用电动汽车作为移动储能单元在其闲置状态能够为电网提供削峰填谷、调峰调频等服务，亦可以作为可再生能源入网的缓冲单元，并且还能够通过电动汽车向电网馈电过程使车主获得一定的收益。依托停车场建立V2G充电站的方式因为其建设成本低、便民性、可操作性强等优势，一度成为了研究热点。V2G充电站电路拓扑的集成度、空间占用率、可靠性等均会影响整个V2G充电站的建设成本和利用率，同时其高性能控制对 V2G充电站的进一步推广和扩大应用有着至关重要的意义。 本文首先介绍了选题背景和意义，对 V2G技术的概念和国内外相关研究现状进行了阐述和分析，介绍了现有的 V2G充电站拓扑结构设计方案并对其控制策略中上层功率分配策略和下层功率控制策略进行了简析。 然后，本文创新性的提出采用高频链矩阵变换器的新型V2G充电站设计。分析了采用高频链矩阵变换器的模块化V2G充电单元的工作原理并建立该拓扑的数学模型。针对该结构中高频链矩阵变换器调制策略难度大的问题，研究了双极性电流空间矢量调制策略，通过改变参考电流的相位和调制比能够调整输出电压的幅值和相位使其满足该设计要求。数学模型的搭建和调制算法的选择为后文V2G充电站的控制奠定了理论基础。 随后，提出采用高频链矩阵变换器的 V2 G充电站下层功率控制策略，外环恒功率和恒压切换的PI控制和内环预测电流控制使 V2G充电单元可按照上层分配的功率进行稳定的充电或馈电并且保持网侧电流的快速跟随性。由于高频链矩阵变换器为电流型拓扑，网侧滤波器易发生谐振，本文采用有源阻尼改进的预测电流控制策略，降低谐振峰值的同时不影响其高频滤波能力，提高系统稳定性。 最后，针对本文所采用的高频链矩阵变换器 V2G充电站提出其上层功率分配策略，为电网提供削峰填谷等服务的同时保证车主收益。已知负荷曲线情况下实时监测电动汽车联网情况，采用粒子群智能优化算法，对各充电单元功率进行分配并传输给下层功率控制策略完成对应充电单元的控制。本文提出的上层功率分配策略，考虑了车主出行计划并增添车主个性化设定，如电池离网时间和离网最低容量。针对各充电单元功率不均衡问题，提出一种均衡化目标函数改进策略，有效的避免了能量的浪费和对电池的额外损耗。建立 Matlab/Simulink仿真平台，对上述内容进行了仿真并成功验证了本文所提理论的可行性和合理性。 |
| 作者： | 孙梅迪 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王辉;王北宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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