一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法技术

本发明专利技术涉及电动汽车双向充电桩技术领域，尤其是涉及一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法，用于解决现有技术中惯量支撑型双向充电桩无法真正实现电网惯量支撑功能和参与调频的功能，所述方法包括如下步骤：获取惯量支撑型双向充电桩的典型控制框架；在所述典型控制框架的DC/DC功率控制环节加入惯性支撑控制器；在所述DC/DC功率控制环节加入指令控制器；利用所述惯性支撑控制器和所述指令控制器对惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换进行控制。联功率变换进行控制。联功率变换进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车双向充电桩
，尤其是涉及一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法。

技术介绍

[0002]电动汽车双向充电桩车网互动的一个重要模式就是作为虚拟同步机运行，作为分布式电源来为电网提供惯量支撑，并进一步参与电网的调频。作为虚拟同步机运行的惯量支撑型双向充电桩的典型控制方法是用变流器来对中间直流母线电压稳压，而DC/DC来精确跟踪充放电功率。在此控制方法下，由DC/DC闭环控制动力电池充电功率，虚拟同步机则需要增加一层直流直流电压控制外环，即AC/DC变流器的虚拟同步机功率指令来自于直流母线电压控制的外环。
[0003]但是，现有的惯量支撑型双向充电桩控制方法，由于双向充电桩虚拟同步机的直流侧是DC/DC，当电网的电网频率暂降后，网侧虚拟同步机的对应虚拟惯量会产生瞬间的功率输出，破坏网侧AC/DC功率与DC/DC对电动汽车充电功率之间的动态平衡，在初始瞬态下将造成直流电容电压崩溃，导致惯量支撑型双向充电桩无法实现电网惯量支撑功能。此外，电网频率暂降之后，双向充电桩虚拟同步机的下垂系数产生的功率将减小虚拟同步机作为负荷的功率大小，甚至在频率偏差值大到一定程度后反向向电网馈电，从而参与电网的调频，但这样直流电压就无法稳定，其闭环控制将会自动调节虚拟同步机功率指令，来抵消产生的调频功率，从而与DC/DC输出的充电功率相等，因此现有的惯量支撑型双向充电桩也无法实现参与调频的功能。总而言之，现有技术无法真正实现惯量支撑型双向充电桩的电网惯量支撑功能和参与调频的功能，不具有实用性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供的一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法，所述方法包括如下步骤：获取惯量支撑型双向充电桩的典型控制框架；在所述典型控制框架的DC/DC功率控制环节加入惯性支撑控制器；在所述DC/DC功率控制环节加入指令控制器；利用所述惯性支撑控制器和所述指令控制器对惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换进行控制。本专利技术利用惯性支撑控制器和指令控制器实现了惯量支撑型双向充电桩的电网惯量支撑功能和参与调频的功能。
[0006]可选地，所述惯性支撑控制器包括高通滤波器，所述高通滤波器的传递函数满足如下关系：
[0007][0008]其中，G
out
表示所述高通滤波器的传递函数，s为拉氏变换算子，k
out
为所述高通滤
波器的增益系数，ω
hp
为所述高通滤波器的截止角频率。
[0009]进一步的，高通滤波器是为了在电网频率突变时，让DC/DC的功率指令瞬间获取输出功率而随之变化，避免直流侧直流电容电压迅速跌落；同时高通滤波器在稳态情况下，表现为断路状态，使惯量支撑型双向充电桩中虚拟同步机的输出有功功率由电动汽车充放电功率以及调频功率决定，有利于实现惯量支撑型双向充电桩的电网惯量支撑功能和参与调频的功能。
[0010]可选地，所述惯性支撑控制器的输入信号包括虚拟同步机有功控制环中由下垂系数构成的反馈支路所输出的调频功率信号。
[0011]可选地，所述惯性支撑控制器的输入信号还包括虚拟同步机有功控制环的反馈信号。
[0012]可选地，所述惯性支撑控制器的输出信号为功率指令前馈信号。
[0013]可选地，所述反馈信号通过所述高通滤波器后与所述调频功率信号相加得到所述功率指令前馈信号。
[0014]可选地，所述指令控制器为低通滤波器。
[0015]可选地，所述指令控制器的传递函数满足如下关系：
[0016][0017]其中，G
ref
表示所述指令控制器的传递函数，s为拉氏变换算子，ω
p
为所述指令控制器的截止角频率。
[0018]进一步的，指令控制器用于降低惯量支撑型双向充电桩中指令功率的变化，进而降低直流侧直流电容电压的波动，防止直流电容电压崩溃，有利于实现惯量支撑型双向充电桩的电网惯量支撑功能和参与调频的功能。
[0019]可选地，所述指令控制器位于所述DC/DC功率控制环节的充放电功率指令处。
[0020]可选地，所述充放电功率指令通过所述指令控制器后与所述功率指令前馈信号相加。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例的一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例的一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制架构示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例的惯性支撑控制器的内部结构示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例的传统方案和专利对应方案的直流侧直流电容电压曲线示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例的传统方案和专利对应方案的网侧VSG输出有功功率曲线示
意图；
[0027]图6为本专利技术实施例的传统方案和专利对应方案的电动汽车充放电功率曲线示意图。
[0028]其中：1
‑
DC/DC功率控制环节，2
‑
惯性支撑控制器，3
‑
指令控制器，4
‑
虚拟同步机电压控制环节，5
‑
虚拟同步机有功控制环，6
‑
直流电压控制外环，7
‑
虚拟同步机无功控制环，8
‑
高通滤波器。
具体实施方式
[0029]下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路，软件或方法。
[0030]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
[0031]需要提前说明的是，在一个可选地实施例当中，除了做出独立的说明之外，其它的在所有公式中出现的相同的符本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取惯量支撑型双向充电桩的典型控制框架；在所述典型控制框架的DC/DC功率控制环节加入惯性支撑控制器；在所述DC/DC功率控制环节加入指令控制器；利用所述惯性支撑控制器和所述指令控制器对惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换进行控制。2.根据权利要求1所述的一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法，其特征在于，所述惯性支撑控制器包括高通滤波器，所述高通滤波器的传递函数满足如下关系：其中，G
out
表示所述高通滤波器的传递函数，s为拉氏变换算子，k
out
为所述高通滤波器的增益系数，ω
gp
为所述高通滤波器的截止角频率。3.根据权利要求2所述的一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法，其特征在于：所述惯性支撑控制器的输入信号包括虚拟同步机有功控制环中由下垂系数构成的反馈支路所输出的调频功率信号。4.根据权利要求3所述的一种惯量支撑型双向充电桩的级联功率变换的控制方法，其特征在于：所述惯性支撑控制器的输入信号还包括虚拟同步机有功控制环的反馈信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：田妍，方健，尹旷，覃煜，林翔，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：