一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，包括：监测多端口交直流配电网中变压器交流负荷侧的三相输入电压及电流，计算各个变压器的交流负荷；基于变压器的交流负荷及额定容量，计算变压器剩余可用容量阈值；基于变压器剩余可用容量阈值，更新电动汽车的充放电价格及充放电功率；计算AC/DC变流器直流侧电流参考值及DC/DC变流器电感电流的参考值；基于电流参考值，实现对变流器功率的控制；最终实现当多个交流配电网络与具有V2G功能的电动汽车通过直流网络并联时，合理分配电动汽车充放电功率的问题。与现有技术相比，本发明专利技术提高了配电网的设备利用率及运行可靠性，同时实现简单，能够避免变压器过载。过载。过载。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法


[0001]本专利技术涉及多端口交直流配电网控制
，尤其是涉及一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法。

技术介绍

[0002]目前，汽车到电网(Vehicle to Grid，V2G)技术正受到人们的广泛关注，通过V2G技术，电网效率低以及可再生能源波动的问题不仅可以得到很大程度的缓解，还可以为电动车用户创造收益。随着智能电网与新能源的发展，电动汽车(EV)的数量显著增加，新的充电技术和电网技术应运而生。由于能减少二氧化碳气体排放等的特点，电动汽车(EV)近年来得到了广泛的支持。基于这种情况，现有技术展开了以下研究：电动汽车作为分布式能源并为电网提供额外服务，即在汽车到电网(V2G)模型中，收集电动汽车用于提供能源服务，包括电动汽车对电网的补充服务。同时，物联网(IoT)技术呈指数增长，有相应功能的传感器和设备也陆续出现在交通系统中，为道路、设备和车辆提供智能化服务。
[0003]可再生能源系统(如太阳能，风能等)正被大量接入电力系统中。由于可再生能源自然的不连续性会引起发电的波动，迫切需要其他能源(如电池能量存储系统)进行补偿，以平滑可再生能源的自然可变性，保证电网频率的稳定并抑制由反向功率流引起的电压上升。V2G的概念就是针对上述问题提出的，其核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。当电动汽车不使用时，车载电池的电能销售给电网的系统。如果车载电池需要充电，电流则由电网流向车辆。因此，如何有效规划电动汽车的充电和放电以实现V2G的功能非常重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，目的在于解决当多个交流配电网络与具有V2G功能的电动汽车通过直流网络并联实现互联互济时，如何合理分配电动汽车充放电功率，以提高配电网的设备利用率及运行可靠性。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，包括以下步骤：
[0007]1)确定一个多端口交直流配电网，所述多端口交直流配电网包含多个交流配电网输入端口及对应数量的配电变压器，各个配电变压器低压侧接交流负荷及一个AC/DC变流器，各个AC/DC变流器的直流侧通过直流母线互联，电动汽车负荷通过DC/DC变流器连接所述直流母线；
[0008]2)监测各个配电变压器交流负荷侧的三相输入电压及三相输入电流，以计算各个配电变压器的交流负荷；
[0009]3)获取各个配电变压器的额定容量；
[0010]4)基于所述各个配电变压器的交流负荷及额定容量，计算各个配电变压器剩余可用容量阈值；
[0011]5)基于所述各个配电变压器剩余可用容量阈值，实时更新电动汽车的充电价格及放电价格；
[0012]6)基于所述电动汽车的充电价格及放电价格，实时更新电动汽车的充电功率及放电功率；
[0013]7)计算AC/DC变流器功率参考值，进而计算AC/DC变流器直流侧电流参考值；基于所述电动汽车的充电功率及放电功率，计算DC/DC变流器功率参考值，进而计算DC/DC变流器电感电流的参考值；
[0014]8)基于所述直流侧电流参考值，实现对AC/DC变流器功率的控制；基于所述电感电流参考值，实现对DC/DC变流器功率的控制；
[0015]9)AC/DC变流器在整流状态下通过下垂控制实现多端口交直流配电网功率的动态分配，实现配电网和电动汽车之间的功率流动；AC/DC变流器在逆变状态下通过恒功率控制避免变压器出现过载；
[0016]10)DC/DC变流器在Buck模式时通过恒功率控制实现电动汽车以恒电流充电，DC/DC变流器在Boost模式时通过下垂控制实现放电功率的按容量分配。
[0017]进一步地，该控制方法为双层控制策略，双层控制包括上层控制及下层控制，步骤1)至步骤6)由上层控制完成，步骤7)至步骤10)由下层控制完成。
[0018]进一步地，所述计算各个配电变压器的交流负荷表达式为：
[0019][0020]其中，S
Load
为交流负荷，n为交流负荷数，U
i
为第i个交流负荷侧线电压有效值，I
i
为第i个交流负荷侧相电流有效值。
[0021]进一步地，所述计算各个配电变压器剩余可用容量阈值的表达式为：
[0022]S
T
＝(S
N
‑
S
Load
)
[0023]其中，S
T
为配电变压器可用容量阈值，S
N
为配电变压器额定容量，S
Load
为交流负荷。
[0024]进一步地，基于各个配电变压器剩余可用容量阈值，实时更新电动汽车的充电价格及放电价格，具体为：
[0025]在电网处于用电高峰时，提高电动汽车的充电价格和放电价格；
[0026]在电网处于用电低谷时，降低电动汽车的充电价格和放电价格。
[0027]进一步地，基于电动汽车的充电价格及放电价格，实时更新电动汽车的充电功率及放电功率，具体为：采用V2G的控制策略，基于电动汽车的充电价格、放电价格以及SOC状态，来判断电动汽车的充放电状态，从而得到实时更新的电动汽车的充电功率及放电功率。
[0028]进一步地，所述计算AC/DC变流器功率参考值，其表达式为：
[0029][0030]其中，P
ref1*
为AC/DC变流器功率参考值，S
T
为配电变压器可用容量阈值，S
T
随交流负荷S
Load
的变化而变化，S
Load
则根据负载的情况变化而变化，U
dc_ref
为变流器直流侧电压参考值，U
min
为变流器最小输出电压，U
max
为变流器最大输出电压，U
dc
为直流母线电压实测值，
此处AC/DC变流器及DC/DC变流器的U
dc_ref
、U
min
及U
max
在数值上相等。
[0031]进一步地，基于所述电动汽车的充电功率及放电功率，计算DC/DC变流器功率参考值，其表达式为：
[0032][0033]其中，P
ref2*
为DC/DC变流器功率参考值，I
dc
为电动汽车的充放电电流。
[0034]进一步地，基于变流器功率参考值，计算变流器电流参考值I
ref
，其计算公式为：
[0035][0036]其中，P
ref*
为变流器功率参考值，U
dc
为直流母线电压实测值；
[0037]基于AC/DC变流器功率参考值，得到AC/DC变流器直流侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：确定一个多端口交直流配电网，所述多端口交直流配电网包含多个交流配电网输入端口及对应数量的配电变压器，各个配电变压器低压侧接交流负荷及一个AC/DC变流器，各个AC/DC变流器的直流侧通过直流母线互联，电动汽车负荷通过DC/DC变流器连接所述直流母线；监测各个配电变压器交流负荷侧的三相输入电压及三相输入电流，以计算各个配电变压器的交流负荷；获取各个配电变压器的额定容量；基于所述各个配电变压器的交流负荷及额定容量，计算各个配电变压器剩余可用容量阈值；基于所述各个配电变压器剩余可用容量阈值，实时更新电动汽车的充电价格及放电价格；基于所述电动汽车的充电价格及放电价格，实时更新电动汽车的充电功率及放电功率；计算AC/DC变流器功率参考值，进而计算AC/DC变流器直流侧电流参考值；基于所述电动汽车的充电功率及放电功率，计算DC/DC变流器功率参考值，进而计算DC/DC变流器电感电流的参考值；基于所述直流侧电流参考值，实现对AC/DC变流器功率的控制；基于所述电感电流参考值，实现对DC/DC变流器功率的控制；AC/DC变流器在整流状态下通过下垂控制实现多端口交直流配电网功率的动态分配，实现配电网和电动汽车之间的功率流动；AC/DC变流器在逆变状态下通过恒功率控制避免变压器出现过载；DC/DC变流器在Buck模式时通过恒功率控制实现电动汽车以恒电流充电，DC/DC变流器在Boost模式时通过下垂控制实现放电功率的按容量分配。2.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，其特征在于，所述计算各个配电变压器的交流负荷表达式为：其中，S
Load
为交流负荷，n为交流负荷数，U
i
为第i个交流负荷侧线电压有效值，I
i
为第i个交流负荷侧相电流有效值。3.根据权利要求2所述的一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，其特征在于，所述计算各个配电变压器剩余可用容量阈值的表达式为：S
T
＝(S
N
‑
S
Load
)其中，S
T
为配电变压器可用容量阈值，S
N
为配电变压器额定容量，S
Load
为交流负荷。4.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，其特征在于，基于各个配电变压器剩余可用容量阈值，实时更新电动汽车的充电价格及放电价格，具体为：在电网处于用电高峰时，提高电动汽车的充电价格和放电价格；
在电网处于用电低谷时，降低电动汽车的充电价格和放电价格。5.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车V2G的多端口交直流配电网潮流控制方法，其特征在于，基于电动汽车的充电价格及放电价格，实时更新电动汽车的充电功率及放电功率，具体为：采用V2G的控制策略，基于电动汽车的充电价格、放电价格以及SOC状态，来判断电动汽车的充放电状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦，董航飞，潘传鹏，党恩帅，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：