电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法
【专利摘要】本发明提供一种电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法，该控制方法利用变流装置的富余容量对区域电网谐波及无功进行无损增值控制，有效解决非线性负荷产生的谐波、无功污染等问题，是未来智能电网的重要组成部分，具体分别为利用储能电池的增值控制、利用变流装置电容的增值控制及将两者进行比例融合的增值控制。本发明可在不引入额外损耗的前提下，为电动汽车及内部储能电池供电的同时，有效利用变流装置的富余容量对区域电网由于非线性负荷产生的无功及谐波功率进行治理和补偿，有效解决传统电动汽车充电设施等非线性设备引入的谐波和无功污染问题，大大改善电网电能质量和运行效率，给电网带来极大的无损增值效益。
【专利说明】电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电站控制方法，尤其涉及一种用于电动汽车充放储一体化电站的新型无损增值效益控制方法。
【背景技术】
[0002]电动汽车被认为是汽车产业发展的重要方向之一，但其大规模推广应用仍受到电池成本、配套充电设施建设等因素的制约。目前，电动汽车尤其是民用轿车的行业标准较不成熟，仅仅满足电动汽车研发、试验的需要，各厂家使用的电池组差异较大，现阶段还不具备全面推行换电池电站的条件。公交车辆是当前乃至今后一段时间应用电动汽车技术的主流，我国电动汽车及充电设施的推广与建设主要集中在公交用车、公务用车等示范运营方面。国内研究人员提出了兼具充电、换电池、储能、退役电池再利用功能于一体的电动汽车智能充放储一体化电站，相比于传统的单一功能充电站、换电站或储能站，能够显著节约土地资源、降低电池使用成本，获得了广泛认可，被认为是推动电动汽车发展的有力保证。
[0003]研究人员围绕一体化电站开展了一系列科研，但是对于深层次的控制方法，还未见相关研究。尤其是充放储一体化电站在正常状态下，除实现基本充放电智能外，一体化电站作为高频可控有源的电力电子装置，采取何种控制方法以发挥设备技术优势，产生增值效益，更未有探讨。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种新型充放储一体化电站对于电网产生增值效益的控制方法，该控制方法利用变流装置的富余容量对区域电网谐波及无功进行无损增值控制，有效解决非线性负荷产生的谐波、无功污染等问题，为电网电能质量带来增值效益，是未来智能电网的重要组成部分。
[0005]根据本发明提供的电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法，利用充放储一体化电站的变流装置的富余容量对区域电网谐波及无功进行无损增值控制，其中，所述充放储一体化电站包括调度中心、变流装置、电池充换系统、梯次电池储能系统，其中，变流装置分别连接调度中心、电池充换系统、梯次电池储能系统。
[0006]优选地，使用了电压环控制与非线性平均电流补偿控制的控制策略，其中，所述充放储一体化电站包括:滤波电感、双向PWM变换器、Buck-Boost电路、直流中间级电容、储能电池组，连接关系为:双向PWM变换器通过滤波电感连接至交流系统，双向PWM变换器的直流侧与直流中间级电容相连，Buck-boost电路一端连接至直流中间级电容,另一端与储能电池组相连。
[0007]优选地，利用梯次电池储能系统的储能电池进行增值控制，具体包括如下步骤:
[0008]步骤1:检测一体化电站接入点无功需求，确定一体化电站提供的无功功率％ ；
[0009]步骤2:充放储一体化电站由储能电池输出有功功率及无功功率；
[0010]其中，由储能电池提供增值控制所带来的额外损耗很小。[0011]优选地，利用变流装置的电容进行增值控制，具体包括如下步骤:
[0012]步骤1:检测一体化电站接入点无功需求，确定一体化电站提供的无功功率％ ；
[0013]步骤2:充放储一体化电站利用变流装置中间级电容，按照电压环控制和非线性平均电流补偿控制方法，向系统提供无功补偿；
[0014]其中，电容电压在一个周期内的平均值基本为零，通过步骤2的控制方式，能够无损提供无功补偿功能。
[0015]优选地，利用梯次电池储能系统的储能电池及变流装置的电容进行比例增值控制，具体包括如下步骤:
[0016]步骤1:检测一体化电站接入点无功需求，确定一体化电站提供的无功功率％ ；
[0017]步骤2:—体化电站由储能电池的作用提供无功及谐波功率为kB*%，由变流装置电容作用提供无功及谐波功率(l-kB)*%，向系统提供无功补偿，kB为人为设定的比例系数，％为一体化电站向负荷提供的无功功率；
[0018]其中，一体化电站向系统提供无功补偿等增值控制时的损耗很小。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:采用无损增值效益控制技术，一体化站利用变流装置的富余容量有效治理和补偿由非线性负荷产生的无功及谐波功率，且不引入任何附加损耗，大大改善电网电能质量和运行效率，给电网带来极大的无损增值效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0021]图1为本发明中充放储一体化电站的结构示意图；
[0022]图2为本发明中利用储能电池进行增值控制系统结构；
[0023]图3为本发明中一体化电站进行增值控制时的功率矢量图；
[0024]图4为本发明中一体化电站利用变流装置电容进行增值控制的结构图；
[0025]图5为本发明中利用变流装置电容进行增值控制时的电压环控制图；
[0026]图6为本发明中利用变流装置电容进行增值控制时的非线性平均电流补偿控制框图；
[0027]图7为本发明中一体化电站利用储能电池及变流装置电容比例增值控制系统结构。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0029]请参阅图1，充放储一体化电站的结构示意图，充放储一体化站由调度中心、多用途变流装置、电池充换系统和梯次电池储能系统等四部分组成。本发明提出的控制方法分为三种，分别为利用储能电池的增值控制、利用变流装置电容的增值控制及将两者进行比例融合的增值控制。[0030]A.利用储能电池的增值控制
[0031]请参阅图2，充放储一体化电站利用储能电池进行增值控制的结构图。对系统进行单相分析，图中Us表示电网，Lm为滤波电感，变流装置由双向PWM变换器及Buck-Boost电路组成，完成电网交流电到储能电池组直流电的转换。
[0032]增值控制用于补偿非线性负荷产生的谐波电流和基波无功电流。电源输出功率包括负荷有功功率Py—体化站的有功功率Pb和损耗功率Λ ΡΒ>以及经补偿后的无功剩余量Ql-Ql ;负荷需要的部分无功Ql由一体化站输出。
[0033]设电源电压Us为无畸变正弦波，负荷瞬时电流ijt)如下式:
[0034]
【权利要求】
1.一种电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法，其特征在于，利用充放储一体化电站的变流装置的富余容量对区域电网谐波及无功进行无损增值控制，其中，所述充放储一体化电站包括调度中心、变流装置、电池充换系统、梯次电池储能系统，其中，变流装置分别连接调度中心、电池充换系统、梯次电池储能系统。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法，其特征在于，使用了电压环控制与非线性平均电流补偿控制的控制策略，其中，所述充放储一体化电站包括:滤波电感、双向PWM变换器、Buck-Boost电路、直流中间级电容、储能电池组，连接关系为:双向PWM变换器通过滤波电感连接至交流系统，双向PWM变换器的直流侧与直流中间级电容相连，Buck-boost电路一端连接至直流中间级电容,另一端与储能电池组相连。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法，其特征在于，利用梯次电池储能系统的储能电池进行增值控制，具体包括如下步骤: 步骤1:检测一体化电站接入点无功需求，确定一体化电站提供的无功功率％ ； 步骤2:充放储一体化电站由储能电池输出有功功率及无功功率； 其中，由储能电池提供增值控制所带来的额外损耗很小。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法，其特征在于，利用变流装置的电容进行增值控制，具体包括如下步骤: 步骤1:检测一体化电站接入点无功需求，确定一体化电站提供的无功功率％ ； 步骤2:充放储一体化电站利用变流装置中间级电容，按照电压环控制和非线性平均电流补偿控制方法，向系统提供无功补偿； 其中，电容电压在一个周期内的平均值基本为零，通过步骤2的控制方式，能够无损提供无功补偿功能。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充放储一体化电站的无损增值效益控制方法，其特征在于，利用梯次电池储能系统的储能电池及变流装置的电容进行比例增值控制，具体包括如下步骤: 步骤1:检测一体化电站接入点无功需求，确定一体化电站提供的无功功率％ ； 步骤2:—体化电站由储能电池的作用提供无功及谐波功率为kB*%，由变流装置电容作用提供无功及谐波功率(l-kB)*%，向系统提供无功补偿，kB为人为设定的比例系数，qj为一体化电站向负荷提供的无功功率； 其中，一体化电站向系统提供无功补偿等增值控制时的损耗很小。
【文档编号】H02J3/01GK103545899SQ201310439838
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】解大, 贾玉健, 冯俊淇, 娄宇成 申请人:上海交通大学