电动汽车快速充电负荷模型构建方法

马壮 姚飞 孙晶晶 陈英霞

摘 要：电动汽车的发展给电网带来了不小的冲击和影响，尤其是电动汽车快速充电对电网电压稳定性的影响，准确的负荷模型对电压稳定性研究尤为重要。本文为探究这一影响，首先分析了电动汽车快充充电方式配置，其次基于此建立了电动汽车快速充电的静态负荷模型，最后仿真分析了电动汽车快速充电负载模型与常规的P， Z， I负载模型对电网电压稳定性的影响，结果表明建立的电动汽车负载模型比把电动汽车建立为常规的恒功率、恒流和恒阻抗负载模型有更低的负荷裕度，对电压稳定性影响更高。

关键词：电动汽车；快速充电；负荷模型；电压稳定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.181

0 引言

通过对相关文献和过往研究可知，负载的模型对研究电网电压的稳定性起着及其重要的作用，因此本文重点研究电动汽车充电的负荷构建，以便分析电动汽车负荷对电网电压稳定性影响。

1 电动汽车负荷建模

1.1 充电配置

目前电动汽车充电方式有三种，一是充电电流较低的家中充电，二是充电电流更大的交流方式，三为大电流直流电网充电，前两种为慢充，第三种属于快充。快充充电为用户提供短时间用电，满足紧急需求，受较多青睐，因此本文电动汽车充电负荷模型的构建主要针对快充充电方式。快充一般是大功率非车载直流充电机直接输出直流给电动汽车电池充电，快速充电器一般由两部分组成，前端的AC-DC整流器以及后端DC-DC BUCK转换器。

1.2 电动汽车负荷模型的构建

对于电动汽车快速充电器的前端与电网连接的AC-DC整流器模型有：

（1）

充电器后端有一Buck转换器等效电路，Buck转换器的pv关系为：

（2）

（3）

本文把电动汽车的电池建模为一可变电压源EB，则：

（4）

（5）

式中RB=RB1+RB2，并且：

（6）

（7）

式中K为Buck电路占空比。于是：

（8）

其中Pvd：

（9）

電动汽车的充电消耗功率由两部组成，一为PCP和Pvd，即：很明显PCP部分是一常量，这部分可看做恒功率负荷，另一称指数负荷。

2 电动汽车负荷模型与电网电压稳定性仿真验证

仿真在PSAT软件平台进行，采用标准IEEE 14节点测试系统，假定有一电动汽车快速充电站连接于标准IEEE 14节点的负荷节点14，系统PV曲线由连续潮流法CPF确定。

仿真目的是为了比较所建电动汽车负载模型Exp.1、 Exp.2、 Exp.3与常规的P，I，Z负载模型对电网电压稳定性的影响，结果如图1所示，从图中可知所建电动汽车负载模型对系统静态电压稳定性的影响比把电动汽车建立为常规恒功率、恒流和恒阻抗负载模型更高。

3 结论

仿真结果表明了负载模型精确性对电网电压稳定性分析的重要性。本文所建立的EV的负载模型比把EV建立为常规恒功率、恒流和恒阻抗负载模型负载裕度更低，对静态电压的稳定性影响更高。

参考文献：

[1]俞良，张建文，严双喜.三相SVPWM整流器控制系统的研究[J]. 2011.

[2]文学鸿，袁越，鞠平.静态电压稳定负荷裕度分析方法比较[J].电力自动化设备，2008，28（05）：59-62.

作者简介：马壮（1982-），男，河南邓州人，工学硕士，工程师，研究方向：充电桩的检测。