具有V2G功能的电动汽车充电系统研究

摘要

近年来，一种电动汽车的能量在受控状态下实现与电网能量双向互动和交换的V2G技术得到了迅速发展。它使得电动汽车不仅作为用户和电力消费体，同时，在电动汽车闲置状态时作为移动储能单元为电网提供电力。显然，有效的控制策略会使这种车、网电能互动系统的电能利用效率得到提高，因此该系统的控制方法也成为了众多专家学者研究的热点。据此，本文对具有 V2G功能的电动汽车充电系统进行了研究。
　　首先，给出了V2G双向充放电系统的拓扑结构，并简述了其工作原理。对该系统中的三相PWM变流器(VSR)和双向DC/DC变换器进行了研究，前者主要就其工作原理、数学模型及瞬时功率计算方法进行了阐述，后者对电动汽车充电和放电两种工作状态进行了研究。
　　其次，系统采用直接电压电流双闭环的控制系统，以实现直流母线电压稳定和电流快速跟踪。为了提高系统电能转换效率，充(放)电状态下网侧电压与电流相位差需快速接近0(180)度，本文从提高系统直流母线电压利用率入手，采用了空间电压矢量SVPWM调制方法。根据电动汽车蓄电池的 SOC对充放电模式进行选择，并使蓄电池处于允许的充放电范围。
　　最后，搭建了系统仿真模型，通过对比直接电压电流双闭环控制方法与本文所研究控制策略的网侧输出电压、电流波形，验证了本文所研究的控制策略能够提高系统电能转换效率。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 V2G充放电系统结构及工作原理

2.1三相PWM变流器（ VSR）

2.2三相VSR的坐标变换

2.3三相PWM变流器功率计算

2.4锂离子电池

2.5双向直流变流器

2.6 本章小结

第3章 V2G充放电系统的控制策略

3.1VSR的两种基本控制策略

3.2三相VSR的dq解耦控制

3.3电压、电流双闭环控制

3.4三相锁相环及控制

3.5三相 VSR空间矢量（ SVPWM）控制

3.6双向 DC/DC斩波电路控制策略

3.7 VSR网侧电压定向矢量控制

3.8 V2G系统整体控制策略

3.9 控制流程图

3.10 本章小结

第4章 V2G充放电系统参数的设计与选择

4.1三相VSR参数设计

4.2 双向DC/DC斩波电路参数设计与选择

4.3本章小结

第5章 V2G充放电系统的仿真实验

5.1 V2G系统中的三相VSR逆变仿真

5.2基于网侧电压定向矢量的三相VSR仿真

5.3双向DC/DC斩波电路仿真

5.4 V2G充放电系统仿真

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读研究生期间所发表的学术论文