一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统及方法，该系统包括信号采集系统，电压稳定L指标监测系统，L指标的支持向量机训练预测系统，停车场与用户信息互动系统，模糊控制系统和电动汽车无线充放电控制系统。本发明专利技术通过实时采集充电站母线的电压和相角计算出电压稳定L指标，基于历史和当前时段的L指标对当前L指标进行预测，通过模糊控制算法，再利用V2G技术实现电动汽车与电网之间的充放电控制，保证大规模电动汽车并网充放电时电网电压的稳定性，实现削峰填谷，增加电力系统设备的利用效率。

Electric charge and discharge system and method for electric vehicle based on voltage stability index

The invention relates to an electric vehicle wireless charging system and method of voltage stability index based on the system, including signal acquisition system, voltage stability index L monitoring system, training support vector machine prediction of L index system, parking lot and user interactive information system, fuzzy control system and electric vehicle wireless charging and discharging control system. The present invention through real-time acquisition of charging voltage and phase bus station to calculate the L index of voltage stability index L, the history and the current time to predict the L index based on the fuzzy control algorithm, and then use the V2G technology to realize discharge between electric vehicles and power control, ensure the power system voltage stability of large electric vehicles charging grid when discharging, achieve peak, increase the utilization efficiency of power system equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统及方法
本专利技术涉及无线电供电
，具体涉及一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统及方法。
技术介绍
随着人口的增多和经济规模的扩大，加剧了传统化石能源的消耗和增加了碳氧化物排放的浓度，为此节能减排，发展低碳能源势在必行。电动汽车主要依靠电力的驱动行驶，具有低噪声、无污染和零排放特点，必然是未来汽车行业和新能源发展的重点之一，发展电动汽车与电网之间的能量交互的V2G(VehicletoGrid)模式对大规模电动汽车发展具有重要的战略意义。电动汽车电池具有双重功能，一方面是电动汽车的动力源，另一方面是移动式分布电源，V2G(VehicletoGrid)技术是电动汽车在受控的情况下，实现与电网进行能量与信息双向互动，其充放电站装置既有与电网的交互，又有与车辆交互，交互的内容包括能量转换、客户需求的信息、电网状态、车辆的信息和计费的信息等。电动汽车是一种特殊的负荷在并网充电过程中相当于可移动式的负荷，其充电行为主要受充电站(充电桩)的地理位置、电池剩余电量(SOC)、充电时间和用户行等因素控制，具有时间的无序性和空间的不确定性。大规模的电动汽车在无序充电的情况下，将会增加电网的供电压力，造成电网的“峰上加峰”，加剧电网电压的下降，严重影响电网的可靠运行。另外，大规模电动汽车集群以充电站多点并网无序充电相当于电网的大扰动源，在电网负荷较重的情况下或者薄弱电网区域将会给电网电压稳定运行造成重要的影响，严重的情况下将会引起电网电压崩溃，造成全局或局部区域电网停电。电动汽车在放电时相当于分布式移动储能电源，除了从电网接受电能，也能将车载电池的电能反送给电网系统，其放电行为主要受具有放电功能的电动汽车双向充电站的地理位置、电池剩余电量(SOC)、放电时间和用户行等因素制约，也具有时间的无序性和空间的不确定性。当在电网功率充裕的情况下，电动汽车对电网放电，将会使电网剩余的部分电量无法消耗，造成不必要的能量损耗；在电网运行的高峰期，电动汽车无序放电将会给电网电压稳定运行造成一定的影响，此时电动汽车无序并网放电将会作为扰动源接入电网，使得电网潮流分布不均，无功补偿分配不均，极易造成电网电压崩溃的发生。从电网角度分析，大规模的电动汽车通过智能化无线充放电站的V2G技术，可以减少大规模电动汽车并网所带来的电力负载压力，减少电厂投资及电力系统设备的投入，电动汽车作为庞大的备用电力与电网之间的纽带，可以实现“削峰填谷”的任务，提高负荷的利用效率，增强电网运行的可靠性与安全性；电动汽车V2G技术与智能电网结合，通过智能电网需求侧的管理可以为电网调频、旋转备用的辅助服务，进一步提高电网的运行效率；电动汽车具有的电池负荷功能可以有效地接纳新能源发电的间歇性和不稳定性的电能，从而提高可再生能源大规模并网的可能性。为此，提供一种实现电动汽车并网充放电的能量交互的有效控制机制将会给未来大规模电动汽车的发展奠定基础，是实现用户与电网之间的良性互动，增加双方共同利益纽带和解决低碳发展、能源危机和环境污染的重大举措。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统及方法，保证大规模电动汽车并网充放电时电网电压的稳定性，实现削峰填谷，增加电力系统设备的利用效率。为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案是：一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统，包括信号采集系统，用于采集电动汽车并网节点的电压和相角；电压稳定L指标监测系统，用于对采集到的当前时刻电动汽车并网节点的电压和相角进行计算求取L指标，对各个充电区域采集到的电压、相角和计算出的L指标进行编号，进行实时监测和存储，建立电动汽车充放电站的信息数据库，电压稳定L指标的计算公式如式(1)所示：其中，V0和θ0为空载时电动汽车充放电站并网母线电压和相角，VL和θL为实时采集到的电动汽车充电时的电动汽车充放电站并网母线电压和相角；L指标的支持向量机训练预测系统，用于随机抽取信息数据库中具有一个月的样本数据量与当前实时采集信息通过支持向量机训练和预测出时间段内电动汽车并网电压稳定L指标；停车场与用户信息互动系统，用于通过无线停车场控制中心与智能终端进行信息互动，收集电动汽车的SOC和可以进行充放电的闲置电动汽车数量信息，实现车辆可进行电网调节的信息交互，发出充放电请求信息；模糊控制系统，用于将L指标的预测值、设定的参考值和充放电请求指令作为模糊控制的输入量，利用模糊控制算法处理输出充放电控制指令；电动汽车无线充放电控制系统，包括电动汽车无线充电控制系统和电动汽车无线放电系统，用于接收充放电控制指令，控制电动汽车无线停车场上各个闲置电动汽车进行充放电。优选地，该系统还包括设置在电动汽车无线充放电控制系统中的保护系统，保护系统包括信息交互安全保护、短路保护、防漏电保护、过流保护、失压保护、零压和欠压保护、断相保护、自动开关保护、过载保护及防雷保护。优选地，L指标的支持向量机训练预测系统包括如下步骤：a、将电动汽车充放电站的电动汽车与电网分开，采集空载时的电动汽车充放电站并网母线电压和相角；b、采集各个时间段内的电动汽车充电时的电动汽车充放电站并网母线电压和相角；c、通过式(1)计算出各个时间段的电动汽车充放电站的电压稳定L指标，并将各个时间段的L指标编号生成样本；d、运用MATLAB中的randperm函数按样本空间的总数生成一组随机数据样本，并抽取其中1/4作为电动汽车模拟随机并网充电过程；e、将d中生成1/4随机数据样本和c中获得的L指标样本构成支持向量机的预测数据样本，将d中的其余3/4的样本作为训练数据，预测对下一时间段电动汽车并网充放电的L指标；f、将当前预测值和实际值进行做差处理求其误差，然后求取误差的方差，如果误差满足条件将输出当前预测的电压稳定L指标，反之，重新重复a到f的过程，保证预测值的准确性。优选地，模糊控制系统中包括闭环控制电路，用于实现电动汽车以电压稳定L指标的自动控制。优选地，电动汽车无线充放电控制系统包括电动汽车无线充放电站，电动汽车无线充放电站主要由双向整流器、双向逆变控制器、电动汽车充放电保护模块和智能双向电表构成，电动汽车无线充放电控制系统通过智能双向电表记录实时电量输送控制中心，通过与用户的信息绑定定时发送给用户，实现电量信息交互。本专利技术提供的又一技术方案是：一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电方法，包括如下步骤：(1)在电动汽车充放电站建成的时候，采集无电动汽车接入时的母线电压和相角，并将此作为计算电压稳定L指标的初始系统的静态测量值；(2)通过信号采集系统实时采集电动汽车充放电站并网母线的电动汽车充电时的电压和相角的动态测量值，以式(1)计算实时的电动汽车接入时电网电压稳定指标L，其中，V0和θ0为空载时电动汽车充放电站并网母线电压和相角，VL和θL为实时采集到的电动汽车充电时的电动汽车充放电站并网母线电压和相角；(3)因考虑大型电动汽车充放电站的电动汽车随机接入的时间间隔和计算内存空间的因数，以5分钟为采样的间隔，采集每次的电压和相角与计算出的电压稳定L指标，对此进行编号生成样本空间建立电动汽车充放电站的信息数据库；(4)随机抽取信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统，其特征在于：包括信号采集系统，用于采集电动汽车并网节点的电压和相角；电压稳定L指标监测系统，用于对采集到的当前时刻电动汽车并网节点的电压和相角进行计算求取L指标，对各个充电区域采集到的电压、相角和计算出的L指标进行编号，进行实时监测和存储，建立电动汽车充放电站的信息数据库，电压稳定L指标的计算公式如式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统，其特征在于：包括信号采集系统，用于采集电动汽车并网节点的电压和相角；电压稳定L指标监测系统，用于对采集到的当前时刻电动汽车并网节点的电压和相角进行计算求取L指标，对各个充电区域采集到的电压、相角和计算出的L指标进行编号，进行实时监测和存储，建立电动汽车充放电站的信息数据库，电压稳定L指标的计算公式如式(1)所示：其中，V0和θ0为空载时电动汽车充放电站并网母线电压和相角，VL和θL为实时采集到的电动汽车充电时的电动汽车充放电站并网母线电压和相角；L指标的支持向量机训练预测系统，用于随机抽取信息数据库中具有一个月的样本数据量与当前实时采集信息通过支持向量机训练和预测出时间段内电动汽车并网电压稳定L指标；停车场与用户信息互动系统，用于通过无线停车场控制中心与智能终端进行信息互动，收集电动汽车的SOC和可以进行充放电的闲置电动汽车数量信息，实现车辆可进行电网调节的信息交互，发出充放电请求信息；模糊控制系统，用于将L指标的预测值、设定的参考值和充放电请求指令作为模糊控制的输入量，利用模糊控制算法处理输出充放电控制指令；电动汽车无线充放电控制系统，包括电动汽车无线充电控制系统和电动汽车无线放电系统，用于接收充放电控制指令，控制电动汽车无线停车场上各个闲置电动汽车进行充放电。2.根据权利要求1所述的基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统，其特征在于：还包括设置在所述电动汽车无线充放电控制系统中的保护系统，所述保护系统包括信息交互安全保护、短路保护、防漏电保护、过流保护、失压保护、零压和欠压保护、断相保护、自动开关保护、过载保护及防雷保护。3.根据权利要求1所述的基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统，其特征在于：所述L指标的支持向量机训练预测系统包括如下步骤：a、将电动汽车充放电站的电动汽车与电网分开，采集空载时的电动汽车充放电站并网母线电压和相角；b、采集各个时间段内的电动汽车充电时的电动汽车充放电站并网母线电压和相角；c、通过式(1)计算出各个时间段的电动汽车充放电站的电压稳定L指标，并将各个时间段的L指标编号生成样本；d、运用MATLAB中的randperm函数按样本空间的总数生成一组随机数据样本，并抽取其中1/4作为电动汽车模拟随机并网充电过程；e、将d中生成1/4随机数据样本和c中获得的L指标样本构成支持向量机的预测数据样本，将d中的其余3/4的样本作为训练数据，预测对下一时间段电动汽车并网充放电的L指标；f、将当前预测值和实际值进行做差处理求其误差，然后求取误差的方差，如果误差满足条件将输出当前预测的电压稳定L指标，反之，重新重复a到f的过程，保证预测值的准确性。4.根据权利要求1所述的基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统，其特征在于：所述模糊控制系统中包括闭环控制电路，用于实现电动汽车以电压稳定L指标的自动控制。5.根据权利要求1所述的基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电系统，其特征在于：所述电动汽车无线充放电控制系统包括电动汽车无线充放电站，所述电动汽车无线充放电站主要由双向整流器、双向逆变控制器、电动汽车充放电保护模块和智能双向电表构成，所述电动汽车无线充放电控制系统通过智能双向电表记录实时电量输送控制中心，通过与用户的信息绑定定时发送给用户，实现电量信息交互。6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的基于电压稳定指标的电动汽车无线充放电方法，其特征在于：包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴恒，李升，丁道剑，王硕，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32