电动汽车v2g充放电机概述

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1、电动汽车V2G充放电机概述第一章绪论1.1课题背景随着世界经济与工业的发展，全球的资源需求和环境压力日益增加，能源短缺和环境恶化的问题日渐突出。汽车对于能源的消耗和对环境的污染占很大比重。2001年全球57%的石油资源是消耗在交通领域。预计到2020年全球汽车用油将占全球石油总消耗量的62%以上[1]。我国的化石能源短缺问题非常严重，2010年,我国石油消耗总量达4亿吨,而国内汽车石油消耗量占石油总消耗量的54%[2]。预计到2020年我国石油年需求量将达5108吨，而交通领域石油消耗百分比将继续上升[3]。面对化石能源消耗量巨大和环境污染严重的问

2、题，电动汽车因其使用电能驱动，对环境污染小的优良特性而被视为传统燃油汽车的替代品。近年来，随着对电动汽车的不断研究，电动汽车在性能和经济性上已经逐渐逼近传统燃油汽车，并正在全球范围内逐步投入实际应用，我国新能源汽车战略发展规划设想将2011~2015年作为电动汽车产业化与大规模商业推广的关键时期。预计到2020年，上海电动汽车市场的规模可能达到35万台[4]。我国相关部门提出到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力的汽车累计产销量要力争达到50万辆[5]。电动汽车作为解决未来能源困局的解决方案，得到了政府和企业的大力扶植，发展势头良好。而电动汽车的

3、配套设施的建设也纳入国家发展计划，国家电网上海电力2010年投资建设全国第一座公共示范充电站，其它省份也已经开始建设或规划建设充电桩和大规模充电站[6]。电动汽车运行所需的能量于电网，电网作为国家能源布局的重要组成部分，要求为用户提供更安全、可靠、优质的电力供应，能够适应各种类型发电设备和用电设备的接入。大量电动汽车的接入势必会对电网的发展提出新的挑战。随着智能电网的发展和建设，一种关于电动汽车的新技术电动汽车与电网互动技术（V2G技术）应运而生。在V2G技术中，电动汽车不仅被视为接入电网的负载，还可以作为分布式的移动储能终端参与智能电网的运行[7

4、]。当电动汽车停止运行接入电网时，电动汽车可以在电网负荷低谷时段从电网吸取能量，对电动汽车的储能电池充电，还可以根据调度指令在电网用电高峰时将储能电池储存的电能反馈给电网。.1.2课题研究意义大规模电动汽车的接入对电网的发展带来了新的挑战。V2G技术使得电动汽车不只作为用电负荷，还能作为储能单元参与电网运行，V2G技术的应用对电网的运行具有重要意义[8]：(1)削峰填谷我国电力系统负荷峰谷差随着经济的发展逐年增大，系统装机容量已难以满足用电负荷的增长。应用V2G技术可以降低电网备用容量，减小负荷峰谷差，提高电网运行效率。(2)系统频率响应电力系统对

5、频率稳定性的要求极为严格，V2G可以在电网频率发生波动的时候作出相应反应，协助电力系统维持频率稳定性。(3)作为应急电源当交流供电电源发生干扰出现问题时，V2G技术能使充电汽车的储能电池作为能量，代替UPS电源的作用，保证对重要负荷的紧急供电。(4)为分布式电源接入平抑扰动对于风电、光伏等分布式发电设备，其极大的波动性和不可预测性，会影响供电稳定性和电能质量，利用V2G技术可以对这种扰动进行平抑，有助于减少常规机组的备用容量。..第二章V2G充放电机的变换电路拓扑分析2.1功率双向充放电机变换拓扑的总体方案功率双向充放电机是电动汽车与电网互动的接口

6、，目前用于电动汽车与电网互动服务的电动汽车充电装置根据固定地点的不同可分为两种类型：车载充放电机和非车载充放电机。本文设计充放电机为非车载充放电机，固定在充电桩内部，适合多个充电桩集群建设。充放电机的充电对象为电动汽车的车载锂电池。需要满足对锂电池安全、方便、可靠、快捷的充电，单纯的电压型可逆P整流器直流输出电压高于交流电压幅值，难以满足对锂电池组的充电要求。因此在AC/DC变换器直流输出侧增加双向DC/DC变流器，由后级双向DC/DC变流器控制电池的充电或放电，两者共同实现充放电机的充放电功能。因此V2G充放电机为两级结构，拓扑结构示意图如下图2

7、.1所示，充放电机由前级四象限AC/DC变流器和后级双向DC/DC变流器组成，并通过隔离变压器与电网连接。..2.2AC/DC变流器拓扑分析充放电机所需要达到的基本功能为充放电功能，前级AC/DC变流器是充放电机的基本部分，负责控制电网与充放电机变换电路的能量交换，AC/DC变流器经过多年的发展与实际应用，已发展出多种拓扑结构。根据标准的不同，AC/DC变流器具有多种类型，根据电网相数的分类可分为：单相、三相与多相电路，按电路结构可分为全桥与半桥电路；按直流侧储能形式可分为电压型和电流型两大类。图2.2(e)为单相电流型整流器拓扑，图2.2(f)所

8、示为三相电流型整流器拓扑。电流型整流器拓扑最大的特点是输出侧串联电感，输出电流保持恒定。电流型整流器输出侧串有电感，电流型