一種基于v2g的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，它由硬件部分和控制部分組成，硬件部分包括蓄電池、DC/DC電路、功率變換電路、LC濾波電路、單相電網(wǎng)和負(fù)荷，控制部分包括諧波提取控制器、電壓環(huán)控制器、滯環(huán)跟蹤控制器和DC/DC電路控制器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：（1）利用V2G技術(shù)使電動(dòng)汽車(chē)蓄電池實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波的就地補(bǔ)償；（2）諧波電流檢測(cè)方法不受電網(wǎng)電壓畸變的影響，可實(shí)現(xiàn)諧波電流的瞬時(shí)值檢測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償系統(tǒng)，尤其涉及一種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機(jī)的逐步增加,汽車(chē)技術(shù)逐步向環(huán)保、節(jié)能發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)以其清潔、環(huán)保、節(jié)能的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得以快速發(fā)展。V2G (Vehicle-to-grid)是近年提出的一個(gè)新概念，主要利用電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池與電網(wǎng)相連，控制能量在電動(dòng)汽車(chē)蓄電池和電網(wǎng)間流動(dòng)，既能通過(guò)V2G接口對(duì)蓄電池充電，又可將閑置的蓄電池通過(guò)V2G回饋給電網(wǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)而言可起到調(diào)峰作用，且利用電動(dòng)汽車(chē)對(duì)間斷性的可再生能源進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)可再生能源和電網(wǎng)的緩沖，緩解可再生能源的波動(dòng)問(wèn)題，有助于電力系統(tǒng)穩(wěn)定。隨著V2G技術(shù)的發(fā)展，V2G可兼具對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率調(diào)節(jié)、諧波補(bǔ)償?shù)容o助服務(wù)功能，這有助于充分發(fā)揮V2G的功能，但由于V2G技術(shù)目前尚處于研究階段，將其用于電網(wǎng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。
[0003]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，樊英等人在電網(wǎng)技術(shù)上所發(fā)表的“基于V2G的無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)”介紹了 V2G在無(wú)功功率補(bǔ)償上的應(yīng)用，但由于電動(dòng)汽車(chē)容量較小，無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男Ч幻黠@，且此文獻(xiàn)的方法在電網(wǎng)電壓畸變情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的無(wú)功補(bǔ)償。以電動(dòng)汽車(chē)電池容量的大小來(lái)看，研究V2G實(shí)現(xiàn)少量諧波的就地補(bǔ)償具有重大的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，該補(bǔ)償系統(tǒng)有效的拓展V2G的實(shí)用功能，利用V2G技術(shù)使電動(dòng)汽車(chē)蓄電池實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波的就地補(bǔ)償。
[0005]本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它由硬件部分和控制部分組成，其特征是:硬件部分包括蓄電池、DC/DC電路、功率變換電路、LC濾波電路、單相電網(wǎng)和負(fù)荷，蓄電池分別連接DC/DC電路、功率變換電路和LC濾波電路，LC濾波電路連接單相電網(wǎng)，單相電網(wǎng)連接負(fù)荷；控制部分包括諧波提取控制器、電壓環(huán)控制器、滯環(huán)跟蹤控制器和DC/DC電路控制器，諧波提取控制器檢測(cè)負(fù)荷諧波，電壓環(huán)控制器控制％。2，滯環(huán)跟蹤控制器控制功率變換電路功率器件的信號(hào)，DC/DC電路控制器控制DC/DC電路。
[0006]本發(fā)明所述的DC/DC電路，包括功率器件S1、功率器件S2、儲(chǔ)能電感L1、濾波電容Cl和濾波電容C2。
[0007]本發(fā)明所述的功率變換電路，由功率器件S3、功率器件S4、功率器件S5、功率器件S6組成的單相全橋電路。
[0008]本發(fā)明所述的LC濾波電路，是由儲(chǔ)能電感L2和濾波電容C3組成的電路。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:(1)利用V2G技術(shù)使電動(dòng)汽車(chē)蓄電池實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波的就地補(bǔ)償；
(2)諧波電流檢測(cè)方法不受電網(wǎng)電壓畸變的影響，可實(shí)現(xiàn)諧波電流的瞬時(shí)值檢測(cè)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0011]圖2為單相諧波電流提取過(guò)程圖。
[0012]圖3為單相不控整流負(fù)載電流波形圖。
[0013]圖4為單相不控整流電路中提取的諧波電流和V2G的補(bǔ)償電流波形圖。
[0014]圖5為經(jīng)V2G諧波補(bǔ)償后電網(wǎng)電流波形圖。
[0015]在圖中，1、蓄電池 2、DC/DC電路 3、功率變換電路4、LC濾波電路 5、單相電網(wǎng)6、負(fù)荷 7、諧波提取控制器 8、電壓環(huán)控制器 9、滯環(huán)跟蹤控制器 10、DC/DC電路控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)施和工作的，它由硬件部分和控制部分組成，其特征是:硬件部分包括蓄電池1、DC/DC電路2、功率變換電路3、LC濾波電路4、單相電網(wǎng)5和負(fù)荷6，蓄電池I分別連接DC/DC電路2、功率變換電路3和LC濾波電路4，LC濾波電路4連接單相電網(wǎng)5，單相電網(wǎng)5連接負(fù)荷6 ;控制部分包括諧波提取控制器7、電壓環(huán)控制器8、滯環(huán)跟蹤控制器9和DC/DC電路控制器10，諧波提取控制器7檢測(cè)負(fù)荷6諧波，電壓環(huán)控制器8控制Vde2，滯環(huán)跟蹤控制器9控制功率變換電路功率器件的信號(hào)，DC/DC電路控制器10控制DC/DC電路2。
[0017]所述蓄電池I是電動(dòng)汽車(chē)蓄電池,充電時(shí)作為用電器,放電時(shí)作為調(diào)節(jié)單相電網(wǎng)5能量的裝置。
[0018]所述DC/DC電路2由功率器件S1、功率器件S2、儲(chǔ)能電感L1、濾波電容Cl、濾波電容C2組成，當(dāng)蓄電池I向單相電網(wǎng)5回饋能量時(shí)SI工作，當(dāng)單相電網(wǎng)5對(duì)蓄電池I充電時(shí)S2工作。
[0019]所述功率變換電路3由功率器件S3、功率器件S4、功率器件S5、功率器件S6組成的單相全橋電路，當(dāng)蓄電池I向單相電網(wǎng)5回饋能量時(shí)，功率變換電路3工作在逆變狀態(tài)(DC/AC狀態(tài))，當(dāng)單相電網(wǎng)5對(duì)蓄電池I充電時(shí)，功率變換電路3工作在整流狀態(tài)(AC/DC狀態(tài))。
[0020]所述LC濾波電路4是由儲(chǔ)能電感L2和濾波電容C3組成的電路，實(shí)現(xiàn)V2G與單相電網(wǎng)5連接端的電壓和電流的濾波，功率變換電路3和LC濾波電路4共同完成負(fù)荷6中諧波的濾除。
[0021]所述單相電網(wǎng)5是單相工頻交流電，當(dāng)負(fù)載中有諧波時(shí)，單相電網(wǎng)5電流受到畸變。
[0022]所述負(fù)荷6為諧波源。
[0023]所述諧波提取控制器7檢測(cè)負(fù)荷6中的諧波檢測(cè)方法，首先檢測(cè)單相電網(wǎng)5的電壓，經(jīng)對(duì)單相電網(wǎng)5電壓鎖相后得到單相電網(wǎng)5電壓相位信息，然后，將檢測(cè)到的負(fù)載電流設(shè)為ila，將ila分別延時(shí)120度和240度虛擬出ilb和ile ;然后進(jìn)行諧波提取，詳細(xì)過(guò)程在圖2中給出:ila、ilb、ilc先經(jīng)abc到α β的坐標(biāo)變換，α β到dqO的坐標(biāo)變換，d軸與O軸的信號(hào)經(jīng)低通濾波后，作為新的d軸與O軸輸出信號(hào)，q軸輸入為零，再依次經(jīng)dqO到α β的坐標(biāo)變換和α β到abc的坐標(biāo)變換后，ia即為ila的基波電流，ila與込相減即電網(wǎng)電流中的諧波電流ilh。[0024]Vdc2電壓環(huán)控制器8為:給定值Vdc;2Mf與實(shí)際值Vtk2相減經(jīng)PI調(diào)節(jié)后再與單相電網(wǎng)5同步的鎖相信息sin Θ相乘，結(jié)果與諧波電流ilh相加即可為功率變換電路3輸出電流ic的指令值i_f，指令值imf與實(shí)際值i。可通過(guò)滯環(huán)跟蹤控制器9比較確定功率器件S3、S4、S5、S6的控制信號(hào)。
[0025]所述DC/DC電路控制器10控制DC/DC電路2，方法是蓄電池I放電時(shí)，放電電流
大小指令值idc;pf與實(shí)際檢測(cè)值id。相減再經(jīng)PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器輸出除以電池輸出電壓Vtkl得到占空比，經(jīng)PWM調(diào)制即可控制。
[0026]本發(fā)明的工作原理如下:負(fù)荷6為一不控整流帶阻感負(fù)載情況下，圖3單相不控整流時(shí)負(fù)載電流波形含有較大的諧波，對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行諧波提取方法如下:首先虛擬出負(fù)載電流ila的另外兩相電流ilb和I1。，經(jīng)過(guò)圖2單相諧波電流提取后得到諧波電流ilh，再與電壓外環(huán)(給定值V(k2Mf與實(shí)際值vdc;2相減經(jīng)PI調(diào)節(jié)后再與電網(wǎng)同步的鎖相信息sin0相乘)的輸出結(jié)果相加即為V2G的指令電流，在圖4(a)中給出，圖4(b)為V2G的輸出電流，可以看出V2G的輸出電流快速跟蹤指令值；圖5經(jīng)V2G補(bǔ)償后電網(wǎng)電流，電網(wǎng)電流諧波成分被消除，V2G實(shí)現(xiàn)了電池充放電的同時(shí)，具備了諧波濾除功能。
[0027]結(jié)合上述，本發(fā)明通過(guò)對(duì)單相電網(wǎng)電壓和負(fù)荷電流的檢測(cè)，利用延時(shí)的方法對(duì)單相負(fù)荷電流進(jìn)行虛擬，產(chǎn)生其他兩相電流信號(hào)，再利用單相電網(wǎng)電壓的相位信息對(duì)三相電流信號(hào)進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換，附加低通濾波器實(shí)現(xiàn)單相電網(wǎng)電流諧波的提取，所述的諧波提取方法不受電網(wǎng)電壓畸變的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)諧波瞬時(shí)值的提取，同時(shí)利用電動(dòng)汽車(chē)電池容量較小的特點(diǎn)，在V2G中實(shí)現(xiàn)諧波補(bǔ)償，從而擴(kuò)展了 V2G的實(shí)用功能。
【權(quán)利要求】
1.一種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，它由硬件部分和控制部分組成，其特征是:硬件部分包括蓄電池、DC/DC電路、功率變換電路、LC濾波電路、單相電網(wǎng)和負(fù)荷，蓄電池分別連接DC/DC電路、功率變換電路和LC濾波電路，LC濾波電路連接單相電網(wǎng)，單相電網(wǎng)連接負(fù)荷；控制部分包括諧波提取控制器、電壓環(huán)控制器、滯環(huán)跟蹤控制器和DC/DC電路控制器，諧波提取控制器檢測(cè)負(fù)荷諧波，電壓環(huán)控制器控制Vtk2，滯環(huán)跟蹤控制器控制功率變換電路功率器件的信號(hào)，DC/DC電路控制器控制DC/DC電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:DC/DC電路包括功率器件S1、功率器件S2、儲(chǔ)能電感L1、濾波電容Cl和濾波電容C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:功率變換電路由功率器件S3、功率器件S4、功率器件S5和功率器件S6組成的單相全橋電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于V2G的諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:LC濾波電路由儲(chǔ)能電感L2和濾波電容C3組成的電路。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK103647281SQ201310555335
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】歐陽(yáng)武, 袁帥, 盧香平, 楊興武, 曹法明, 周捷, 田雅蕓 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 江西南昌供電公司