V2G技术下如何有效控制电动汽车充电桩充放电

高英侠

摘 要：电动汽车充电桩本身具有比较特殊的要求，电动汽车在进行充放电的时候，主要选择V2G充电桩的主电路拓扑，其主要是由三相电压型PWM整流器和双向DC/DC变换器等组合而成，在对其控制情况进行研究的时候，需要首先对电压型PWM整流器的工作原理和数学模型等加以研究，使用的是相对较新的控制措施，其主要是在dq同步旋转坐标系实施的时候，主要是电压电流双闭环下的电压空间矢量控制的方式，主要是对双向DC/DC变换器的工作原理加以分析，然后在对其具体应用效果进行观察的时候，主要是在Matlab/Simulink仿真环境的过程中进行仿真模型构建，同时也对其中的相关结果有效分析，促使这一模型能够实现V2G功能得以证明。

关键词：V2G技术 有效控制 电动汽车 充电桩 充放电

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（a）-0073-02

电动汽车是新兴能源中的代表，相比传统以燃烧汽油来获取动力的情况来说，电动汽车在使用的过程中具有环保和节能等方面的特点，在我国智能电网建设速度不断加快的情况下，我国的未来的电动汽车中包含着的电池也将对电网下的移动储能单元功能加以承担，V2G主要是指能量在电网和电动汽车之间进行流动，并且能够发现这一流动是具有双向性特点的，也就能够促使电网和电动汽车之间的能量和信息双向交换得以实现，其对新能源的利用是比较有效的，也能够促使环保型社会得到更好的发展。

1 电动汽车充电桩的结构形式内容

电动汽车充电桩主要包含有两个方面的内容，即二极管整流器和斩波器组成的内容和由整流器和DC/DC变换器组成的，这两种形式下的充电桩都不会出现将其中需要的能量从电动汽车的方向向网侧的方向流动，并且其中存在的谐波在治理的时候也不具有比较高的有效性，基于V2G技术的电动汽车充电桩，其同样包含着两个方面的内容，双向DC/DC变换器和三相半桥电压型PWM整流器等内容，这一结构形式的充电桩能够将电网和电动汽车等有效连接在一起，在电网不稳定的情况下，其中产生的能量也能够由电动汽车中流回电网，在这一过程中促使电网的稳定性能和安全性能等方面都得到比较大的提升，充电桩充电的时候，电网侧电流的显示结果主要为正弦，并且其中的相位和电网电压的相位具有相同的特点，充电桩进行放电的时候，电网侧电流的显示结果也是正弦，而其中存在的相位和电网电压也是相对的，具有相反的特点。直流母线电压是相对比较稳定的，系统在运转的时候，其性能是比较显著的，能够对其中的单位功率因数加以校正。

2 V2G技术下的电动汽车充电桩的主电路拓扑结构

2.1 双向PWM整流器

三相半桥电压型PWM整流器具有双向性的特点，其中存在的电网侧的电压和电流等含有的波形主要呈现出双向流动和响应快以及比较稳定等方面的特点，双向PWM整流器在整流状态中，其中所需要的能量是从电网侧的位置一直流向双向PWM整流器中，在这一过程中，电网侧电流主要呈现为正弦，并且其中的相位和电网电压的相位具有相同性的特点，在双向PWM整流器工作的时候，其有源逆变状态的过程中，就会使得电动汽车蓄电池中的能量回到电网中，表明这一过程具有双向性的特点，在这一过程中，电网侧的电压和电流波形也具有相同的特点，其主要呈现出正弦的波形，但是其具有的相位具有相反的特点。

2.2 双向DC/DC变换器

双向DC/DC变换器在工作的过程中，存在着响应快和使用功率器件少以及能量转换率比较高等方面的特点，对于双向DC/DC变换器运作的时候，其主要是实施PWM的控制策略内容，在对开关进行控制的基础上促使能量转换得以实现，在充电桩对电动汽车蓄电池加以必要充电的时候，其所具有的开关都保持在关闭的状态，在这一情况下，双向PWM整流器工作处于流通的过程中，双向DC/DC变换器处于降压的过程中，能量也会由电网侧向蓄电池中流动，在蓄电池放电的过程中，开关主要是关闭的情况，而如果开关S是导通的，其双向DC/DC变换器会出现升压的情况，双向PWM整流器在进行工作的时候，其主要是处于有源逆变的状态中，而储存在电池中的能量就会回到电网中。

2.3 充电方式

电动汽车在进行充电的时候，主要使用的是慢充和快充的充电方式，其处于慢速充电的时候，产生的电流是相对比较小的，其充电的时间通常处于5～8h，在进行快速充电的时候，其中具有相对比较大的电流，主要是处于比较短的时间中对电动汽车完成充电的工作，充电的效率是相对比较高的，但是进行快速充电的前提是不会对电动汽车的电池造成一定程度上的损伤，其充电的电流主要是在150～400A，其充电的时间主要处于2min～2h。

3 V2G充电桩充电和放电控制策略的分析研究

在对V2G充电桩进行充放电处理的时候，需要对其相关的控制结构加以研究，能够有效发现，电网侧的电压在进行充放电实施的时候，都会首先经过双向PWM整流器的整流，在此之后，就会使得三相交流电成为直流电，双向DC/DC变换器实施之后，能够对电动汽车的蓄电池提供必需的能量，得到A/D采样。

电网侧进行电流输入的时候，存在有相角，并且在进行电流输送的时候，需要对其中进行相关的PLL锁相环模块增加处理，这一措施的实施，是对相角控制的结果，使用电压电流双闭环的空间电压矢量控制，能够对双向PWM整流器进行控制，并且在进行Park转换之后，对其中双向PWM整流器的变量加以转换，其主要是将其从三相静止坐标系一直到两相同步旋转坐标系中转化的时候，其中出现的交流量能够使得流通的电流成为直流。而其中的变量是具有相互配合的作用的，因此就需要使用前馈解耦控制的方式对其进行有效解除，并且在进行有效解除之后，对其中的电压外相关的外环PI控制器和电流内环PI控制器等控制，电压外环PI控制器对三相电压型PWM整流器中的直流侧电压具有一定的控制作用，而电流内环PI的控制器主要是根据电压外环的输电指令进行电流的控制实施的，其在通过SVPWM的空间矢量调制算法进行计算之后，能够使得6路驱动脉冲的生成，对三相整流桥IGBT的通断情况加以控制，这种元件能够用来触发脉冲。

双向PWM整流器使用的是比较新型的控制方式，在此之后，整个充电桩充放电系统在运行的时候，其性能就会更加稳定，能够将其中的直流母线电压作为双向DC/DC变换器中的电压源的内容，直流母线电压恢复速度较快。

4 结语

在电动汽车逐渐蓬勃发展的过程中，电动汽车充电桩也需要不断加以更新和完善，但是传统情况下的充电站往往只具有充电的功能，并且其中存在的谐波污染和能量损耗等情况比较明显，在此基础上，就需要实施V2G技術的电动汽车充电桩，能促使其间流量在进行流动的时候，具有双向性的特点，而拓扑结构主要提出在dq同步旋转坐标系的基础上，进行电压电流双闭环情况中的电压空间矢量控制方法措施，在对这种控制策略分析研究的时候，不断促使电动汽车的充放电内容得到优化发展，在电动汽车充电桩充放电逐渐完善的情况下，需要对V2G充电桩的充放电系统有效验证，而其结果表明，在使用结果证明V2G充电桩的充放电控制策略实施的时候，能够促使充电桩能量的双向流动得以实现。

参考文献

[1] 陈一凡，刘廷章，金勇，等.电动汽车充电调度综述[J].电气自动化，2017，39（3）：26-29.

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