含无线充电电动汽车的孤岛直流微电网运行模式研究

为改进电动汽车充电设施的供电方式,研究了无线充电电动汽车与光储直流微电网的融合,并重点研究充电功率发生变化时微电网的能量管理策略。分别建立光伏、储能、无线充电电动汽车能量传递的数学模型,推导各部分功率、端口电压电流等的关联性,基于此设计了相应的控制器。考虑充电功率需求以及储能电池状态信息,定义微电网运行的3种模式,并提出基于功率缺额判据的能量管理策略。最后搭建实验平台,验证系统的3种运行模式均可实现充电负荷的可靠供电。当充电功率发生变动时,所设计的能量管理策略可实现模式切换,维持母线电压稳定。     

孤岛模式下光储直流微电网变功率控制策略

由于直流微电网中常用的分层控制方法具有微电网母线电压波动较大、蓄电池控制模式切换的次数较多、微电网的冗余功率较大的缺点,为此提出了变功率控制方法。以光伏电池、蓄电池和负荷构成的孤岛式直流微电网为研究对象,设计以光伏输出和负荷消耗的功率差为基准,调节蓄电池充放电的方向、功率的大小以及微电网的工作模式。MATLAB/Simulink仿真结果验证了所提控制方法的有效性和可行性,且所提控制方法能够实现微电网功率的平衡和电压的稳定,其控制性能明显优于常用的分层控制方法。     

电动汽车无线充电技术的研究进展

主要介绍了无线电能传输技术在电动汽车领域中的研究和应用。首先介绍了国内外电动汽车无线充电技术的研究进展及应用情况,然后介绍了两种主要的无线充电技术,感应式无线充电技术和谐振式无线充电技术的原理及特点;分析了提高电动汽车无线充电技术传输效率的措施,并讨论了无线充电技术对人体健康和环境的影响问题;最后提出了未来电动汽车无线充电技术需要解决的关键问题。     

电动汽车移动负载动态无线充电技术

电动汽车相对于传统燃油汽车而言具有环境污染小等优点,但因其续航短、充电站资源紧缺、操作繁琐等而存在发展制约问题.提出了一种新的汽车动态充电技术,其在无线电能传输技术原理的基础上增加了传感器和控制器(开关继电器),可在确保电动汽车充电安全、便捷的前提下,使动态无线电能传输更加高效.     

基于混合储能的直流微电网协同能量管理策略

根据直流微电网的结构以及运行特点,分析了直流微电网中分布式发电单元和混合储能单元的控制策略。针对直流微电网中由于分布式发电单元输出功率的不稳定以及负载突变造成的直流母线电压波动问题,提出了一种基于直流微电源模块和混合储能模块的协同能量管理策略。该控制策略以直流母线电压为信号对混合储能模块的充放电模式进行控制。同时也搭建了含光伏微源单元和混合储能单元的仿真模型,通过MATLAB/Simulik仿真软件对混合储能的能流切换模式进行仿真,结果表明该策略在负荷波动或者光伏单元输出功率不稳定情况下直流母线电压的相对稳定性,验证了该策略的正确性和可行性。     

电动汽车无线充电电磁环境安全性研究

近年来,无线电能传输技术的应用越来越广泛,其中一个主要应用就是在电动汽车无线充电方面。为有效评估人体在电动汽车无线充电电磁环境下的安全性,利用基于有限元法的三维电磁仿真软件,构建电动汽车无线充电电磁辐射下的人体电磁环境模型,研究人体主要器官的电磁暴露问题。结果表明:不同的组织器官由于其电磁参数不同而对电磁波有不同的吸收,其中电流密度最大值为20.058m A·m-2,功率密度最大值为1.22×10-5W·m-2,比吸收率最大值为4.37×10-7W·kg-1,皆低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)导则的安全限值,这说明人体在此电磁环境下基本是安全的。     

一种直流微电网多模式能量管理策略研究

直流微电网因其能量利用率高、环境友好和经济性高的特点,在电网中将扮演越来越重要的角色。直流微电网运行模式多,内部分布式电源功率波动大,运行可靠性有待提高。文章提出一种直流微电网多模式能量管理策略,依据大电网工作情况以及直流微电网和大电网之间是否存在功率流动,将直流微电网与大电网相连时的运行模式分为主动并网、从动并网和离网模式三大类,根据每种模式下系统各单元之间的功率关系细化能量协调控制,既在从动并网模式下充分利用储能装置出力维持微电网功率平衡,提高并网时微电网的自主调节能力;又通过主动并网模式下储能装置蓄能,间接提高微电网离网时的独立调节能力,从而同时提高微电网的离并网独立运行能力。最后,用几种典型工况的仿真实例验证所提能量管理策略的可行性。     

直流微网供电的电动汽车无线充电站控制策略

以电动汽车无线充电站为研究背景,并采用直流微网为其供电。为保证微网能够向充电站自用负荷与电动汽车提供可靠的电能,提出分层控制的方法。上层控制器负责运行状态的判断与底层控制器的管理,底层控制器包括风光互补发电的MPPT控制器、混合储能功率分配控制器、脉冲密度调制器和车载电池充电控制器。其中脉冲密度调制有效精简了无线电能传输系统的结构,保证输出电压稳定的同时,确保系统工作效率最高。在Matlab/Simulink中搭建直流微网供电的电动汽车无线充电系统的仿真模型,建立了无线电能传输系统的实验平台,通过仿真与实验验证了策略的有效性与系统的可行性。     

电动汽车无线充电用方形线圈仿真优化研究

电动汽车由于其节能、环保和低碳等优点受到越来越多的关注。为提高电动汽车无线充电系统传输效率,优化线圈设计,分析了电流源供能的2线圈串串拓扑结构的等效电路模型,并从线圈互感、线圈等效串联电阻以及负载的角度对平面螺旋方形线圈提出了提高充电效率的4个方面,即:最优的线圈匝数、最优的线圈边长、更短的传输距离以及最佳负载,并利用COMSOL软件进行了仿真验证。仿真优化结果表明:线圈边长d与传输距离D存在近似优化关系:d=2D;电动汽车无线充电系统存在一组最优参数:传输距离D=45 cm、线圈边长d=90 cm、线圈匝数N=30和负载RL=80Ω时,系统传输效率达到88.36%,从而实现了电动汽车高效率无线充电。     

电动汽车双向无线充电系统谐振拓扑分析

针对双向电动汽车无线充电系统,对应用于双向无线电能传输的三种谐振拓扑进行了深入研究,在对其进行建模分析的基础上,结合电动汽车无线充电应用的需求特征,从对参数变化与系统故障的鲁棒性、特定工况下的最大传输功率以及谐振电容电压等方面进行了对比分析。研究表明,双边LCC谐振拓扑在继承了双边LCL优势的同时,亦解决了双边LCL传输功率偏小和直流磁化等问题,在双向电动汽车无线充电应用中具有较强的适用性。同时,搭建了相关实验平台对上述分析进行了验证。     

互操作电动汽车无线充电系统设计方法

电动汽车无线充电的互操作性是指同一发射端可以匹配不同离地间隙、不同充电功率等级的电动汽车接收端进行安全高效的无线充电。国家标准对电动汽车无线充电的互操作性给出了解释和示范,但如何在不同间隙级别、不同功率等级和不同偏移位置下均实现最优的功率传输效率,是互操作设计的一个难题。针对双边LCC电动汽车无线充电系统,以电动汽车无线充电系统标准GB/T38755.1为参考,提出一个满足工程应用需求的互操作无线充电系统优化设计方法。在满足电感量要求下,优化发射线圈表面磁场辐射的均匀度,以效率为目标优化不同间隙与不同功率等级的接收线圈及其补偿参数。制作了一个满足互操作性的11 kW发射线圈与9个不同充电气隙和功率等级的接收线圈,对设计方法进行了实验验证。     

不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术

光储直流微电网接地过程中会产生大量的电压波动,其对微电网电力信号稳定性具有恶劣影响。由于当前光储直流微电网接地抗干扰技术的电压扰动信号捕捉能力较差,导致其无法在不同电压扰动下完成信号抗干扰处理,故设计不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术。首先构建光储直流微电网模型,然后确定在接地工作中使用的并网变换器微电网设备,分析接地过程中的电流变化情况。采用粒子群优化算法,设计电压扰动信号检测算法。最后根据信号检测结果,将微电网接地方式设定为混合型接地模式,处理微电网交流回路中的干扰信号。仿真结果表明,所提的不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术在多种电压扰动下,可有效剔除干扰信号,保证了电网信号输出的稳定性。     

电动汽车无线充电混合补偿拓扑电路分析

无线电能传输补偿方式直接影响输出电流、电压的增益特性,提出一种混合补偿拓扑电路,解决负载动态变化时输出电流、电压不稳定的问题,可应用于电动汽车恒流恒压无线充电电路。对拓扑电路原副边线圈建立等效松耦合变压器T模型,分析得出等效负载动态变化时可以实现恒流恒压输出的特性。构建仿真模型和试验台架,仿真验证电路分析的正确性。实验验证了在串/并补偿拓扑下副边稳流输出且原边逆变电流滞后电压,在串/串并补偿拓扑下副边稳压输出且原边逆变电流与电压同相。     

电动汽车无线充电系统对心脏起搏器的电磁兼容与热效应影响

近年来,无线电能传输系统应用于电动汽车充电过程中所产生的电磁辐射安全问题引起了广泛关注。该文构建了无线电能传输系统及心脏起搏器电磁仿真模型,并且计算了电动汽车无线充电系统不同功率等级下的最小安全距离,研究分析了无线电能传输系统对心脏起搏器的电磁兼容与热效应影响。仿真结果显示,不同功率等级下在其相应的最小安全距离处,心脏起搏器磁场强度值均小于磁场强度限值150A/m,说明电动汽车无线充电系统不会对心脏起搏器产生电磁干扰。人体各器官最大温升值均小于1℃,因此该系统所产生的电磁热效应不会对人体造成伤害,同时心脏起搏器的最大温升小于规定的2℃,因此心脏起搏器在该系统电磁辐射环境下所产生的热效应不会对其造成影响。     

基于无线电能传输技术的电动汽车V2G系统关键参数监测技术

将无线电能传输技术应用于电动汽车入网(V2G)领域具有重要的研究价值及实用价值。对双向无线电能传输系统的原理进行了分析,在此基础上针对影响系统能量传输方向的相角差和影响传输效率的电压比展开了分析;进一步提出在次级侧与主功率线圈同轴安装探测线圈的方法对上述两参数进行实时监测,给出了参数的获取方法,并设计了仿真与实验验证所提方法的可行性。     

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网,提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行,且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时,光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定,且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率,同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性,第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式,确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块,分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明,该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。     

电动汽车动力锂电池LCL型无线充电技术

为了满足电动汽车动力锂电池的充电需求,文中提出基于MERS(Magnetic Energy Recovery Switch,磁能再生开关)的LCL谐振型无线电能传输系统。该系统仅通过改变副边MERS的导通角,即可实现三种工作模式:恒流输出模式、恒压输出模式和最大功率输出模式。文中提出了系统模型,分析了LCL谐振型ICPT系统满足恒压、恒流、最大功率输出三种工作状态的条件;研究并建立了MERS的数学模型;搭建了Simulink仿真模型,仿真结果表明,本系统仅通过控制副边MERS的导通角α一个参数,可以实现电动汽车动力锂电池“先恒流后恒压”的充电需求,也可以实现当系统互感系数变化时系统维持在最佳工作点,而无需改变其他系统网络参数。该方案对改进电动汽车无线充电系统有一定的参考价值。     

电动汽车多导轨无线供电方法

针对单段长导轨供电方式会降低电动汽车无线供电系统的稳定性和效率的问题,提出了多导轨供电模式的电动汽车无线供电方法,输电导轨采用多级并联的方式连接在输电母线上,电动汽车行驶到某段输电导轨上方时,该输电导轨处于工作状态,其他输电导轨处于待机状态。文中详述了系统的基本原理,并通过实验结果验证了方法的有效性,结果进一步表明所述方法保证了能量拾取端的功率等级,同时降低了导轨的通电长度,并降低了导轨损坏对系统稳定性及导轨损耗对系统效率的影响。     

光储直流微网能量协调控制方法

直流微网中分布式电源出力的随机波动性,不仅会引起直流母线电压大范围波动,还会影响系统的稳定运行。对此,提出了一种光储直流微网能量协调控制方法,实现了因系统功率供需不平衡引起的母线电压波动的快速平抑。该方法优先利用新能源为负荷供电,通过设定并网变换器和储能模块的工作阈值以协调管理各模块间的能量流动,避免直流母线电压小范围波动引起电力电子器件频繁动作,实现能量的最优利用。在并网状态下,直流微网通过并网变换器与大电网进行能量交换;在离网状态下,光伏模块与混合储能模块协调配合给本地负载供电。其中,考虑混合储能模块的充放电裕量,结合超级电容功率密度大和锂电池能量密度高的特点,混合储能模块让超级电容先工作来平衡系统瞬时功率,提高系统的动态响应特性,减少锂电池动作次数,延长使用寿命。锂电池工作后,可以配合超级电容调整直流母线电压,防止超级电容达到饱和的速度过快。仿真验证了所提方法的有效性。