[發(fā)明專利]一種適用于電動(dòng)汽車充電樁的有限集模型預(yù)測控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211259636.9
• 申請(qǐng)日: 2022-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN115764949A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐放;劉主光;葉明康;朱斌斌;劉文標(biāo);朱建亮;賴圣聰;林世溪;姬旭東;謝知寒;張志亮;盧劍輝;梅秀良;李瑞;張春濤;劉宏秋;應(yīng)海玨;郭江;黃通璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司溫州供電公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司雙創(chuàng)中心
• 主分類號(hào): H02J3/32
• 分類號(hào): H02J3/32;H02J3/46;H02J3/38;H02M3/155;H02M7/797;H02M1/088;H02J3/01;H02J7/00
• 代理公司: 杭州華鼎知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33217
• 代理人: 謝慶飛

本發(fā)明公開了一種適用于電動(dòng)汽車充電樁的有限集模型預(yù)測控制方法，包括：S1、構(gòu)建電動(dòng)車雙向充電樁的結(jié)構(gòu)模型；S2、以電動(dòng)車充電樁輸出恒流為目標(biāo)構(gòu)建有限集模型的價(jià)值函數(shù)；S3、通過電動(dòng)車雙向充電樁的結(jié)構(gòu)模型模擬多組工況對(duì)有限集模型進(jìn)行驗(yàn)證。電動(dòng)車雙向充電樁的結(jié)構(gòu)模型包括有由工況控制模塊以及反饋調(diào)節(jié)模塊、以及依次電連接的雙向DC/DC變換器、直流母線電容、雙向AC/DC變流器、RL型濾波器、三相交流電源，所述工況控制模塊與雙向DC/DC變換器電連接，所述反饋調(diào)節(jié)模塊與雙向AC/DC變流器電性連接。通過構(gòu)建電動(dòng)車充電樁輸出恒流為目標(biāo)的有限集模型的價(jià)值函數(shù)生成的反饋調(diào)節(jié)指令實(shí)現(xiàn)抑制電流諧波的作用，保障了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種適用于電動(dòng)汽車充電樁的有限集模型預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)

大規(guī)模的電動(dòng)車入網(wǎng)充電,會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)負(fù)荷突然增大，打破電力系統(tǒng)平衡，引發(fā)諸多問題。讓電動(dòng)車與電網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)互動(dòng),達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最佳平衡，是電動(dòng)車研究的重要方向。V2G指電動(dòng)車到電網(wǎng)的雙向互動(dòng)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)電能的雙向儲(chǔ)存。利用V2G，電動(dòng)車在充電時(shí)作為電網(wǎng)的負(fù)載，在放電時(shí)作為電網(wǎng)的臨時(shí)電源。在電動(dòng)車中引入V2G，不但可減輕可再生能源接入電網(wǎng)時(shí)造成的負(fù)荷波動(dòng),還能進(jìn)行調(diào)峰調(diào)頻。在實(shí)際使用中，基于V2G的電動(dòng)車充放電既能緩解負(fù)荷壓力，又能保障電網(wǎng)最優(yōu)運(yùn)行。

要使電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)V2G，需要在電網(wǎng)和汽車間配備雙向的智能充電器。此雙向充電器必須具有為電動(dòng)車電池充電的功能，同時(shí)產(chǎn)生最小的電流諧波，也應(yīng)具有根據(jù)調(diào)節(jié)向電網(wǎng)回饋能量的能力。一般來講，雙向充電器由濾波器、雙向DC/DC變換器以及雙向AC/DC變流器組成。當(dāng)充電器工作于電池充電模式時(shí)，交流電首先通過濾波器濾除不期望的頻率分量，然后通過雙向AC/DC變流器將交流整流成直流。由于雙向AC/DC變流器的輸出電壓可能與直流儲(chǔ)能單元的電壓不匹配，還需要一個(gè)雙向DC/DC變換器來保證合適的充電電壓。當(dāng)變換器工作于電池放電模式時(shí)，其過程則恰好相反。

從目前研究來看，對(duì)于雙向充電器的研究主要集中在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇與集成以及控制策略的探討。其目的是為了在保證充電器正常功能的條件下，盡可能提高效率、降低成本、減少體積和重量，并使總諧波畸變最小。

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的LixinTang和Gui-Jia su給出了一種低成本車載充電器，其技術(shù)思路是利用現(xiàn)有的主拖動(dòng)電機(jī)和輔助電機(jī)及相關(guān)電力電子系統(tǒng)來構(gòu)成充電電路。該充電器不需要額外的充電電路，因而能顯著降低成本、重量和體積。美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的Bill Kramer等人給出了一種集成電機(jī)控制器和充電器的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)既可以作為電機(jī)控制器使用，還可以用作雙向的充電器。田納西工業(yè)大學(xué)的SharanyaJaganatha提出了一種基于三電平AC/DC和雙向DC/DC變換器的電池充電系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了脈沖充電控制器為電池充電，仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)大大降低了諧波。美國的Young.Joo Lee等人提出了一種新型的集成雙向AC/DC和DC/DC的充電器，此集成變換器減少了大電流電感和電流傳感器的數(shù)量，并能提供故障電流容差，但此電路結(jié)構(gòu)較改進(jìn)前效率略有降低。北卡羅萊納州立大學(xué)的Xiaohu Zhou等人提出了一種改進(jìn)的AC/DC控制策略，與傳統(tǒng)PI控制器相比，大大提高了聯(lián)網(wǎng)控制器在低諧波輸出和抑制背景噪聲魯棒性方面的性能。此外，Yu Du和Xiaohu Zhou等人還針對(duì)半橋變換器很難在寬電池電壓范圍內(nèi)維持高效率的問題，并提出了變頻PWM的控制方案。

綜上可以看出，對(duì)于雙向充電器的研究主要包括以下幾個(gè)方面：變換器結(jié)構(gòu)的研究，包括結(jié)構(gòu)的選擇以及雙向DC/DC、雙向AC/D變換器的集成；并網(wǎng)諧波的抑制問題，包括三電平結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及新控制策略的研究；充電器寬電壓運(yùn)行范圍內(nèi)的效率問題。但針對(duì)V2G技術(shù)中電動(dòng)車進(jìn)行充放電時(shí)沖擊配電網(wǎng)或配電網(wǎng)負(fù)載突變情況下，還沒有一種通過對(duì)變流器的控制去有效地抑制電流諧波的方法。

發(fā)明內(nèi)容