[发明专利]矩阵式V2G快速充放电方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种矩阵式V2G快速充放电方法。

背景技术

如何寻找大储能装置来储存电网用电低谷时的电能是电力系统面临的一个巨大的难题；而电动汽车高成本也使电动车的推广举步维艰，并且电动汽车大部分时间处于闲置状态。为了解决电动汽车成本高和电网的储能问题，利用电动汽车电池储能的方案被人们广泛关注，即在受控状态下实现电动汽车的能量与电网之间的双向互动和交换(Vehicle to Grid，简称V2G)，该方案较好地解决了电网储能和汽车高成本的补偿问题，而且能够对电网进行削峰填谷,提高电网运行效率，还能够使风能、太阳能等新能源大规模接入电网成为可能。而实现电动汽车和电网能量双向流动的载体是V2G的双向充电技术。

V2G双向充电技术研究刚刚开始，拓扑结构和控制方法存在功率密度低，充、放电时间长的问题。基于双向PWM整流器和双向DC-DC变换器组成的V2G双向充电系统存在着电能转化次数多，效率低，及储能电容大，功率密度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矩阵式V2G快速充放电方法，解决了现有的V2G变换器存在电能转换次数高、转换效率低以及充放电时间长的问题。

本发明所采用的技术方案是：矩阵式V2G快速充放电方法，采用AC/DC矩阵变换器拓扑结构，其6组双向开关采用共射极的IGBT，具体步骤如下：

第1步，划分扇区并求取扇区角以及有效电流矢量占空比；

第2步，设置各扇区双向开关的导通时间；

第3步，采用电压电流双闭环空间矢量控制方式对蓄电池进行快速充电；

第4步，采用电流环负反馈控制方式对蓄电池进行恒流放电。

本发明的特点还在于，

AC/DC矩阵变换器具有9中开关状态，对应9种电流矢量，记为I₁～I₉，其中I₁～I₆为非零矢量，并将平面分为6个扇区，每个扇区中相邻矢量间的角度大小为60°,I₇～I₉为零矢量，参与合成的电流矢量占空比为：

输入电流矢量为：

i_ref＝d_α·I_α+d_β·I_β+d₀·I₀     (2)，

式(1)和(2)中，T_S为开关周期；m为空间矢量的脉宽调制系数；d_α、d_β、d₀分别为参与合成的电流矢量I_α、I_β、I₀在一个采样周期T_S中的作用时间占空比，T_α、T_β、T₀分别为参与合成的电流矢量I_α、I_β、I₀的作用时间，θ_i为输入电流矢量i_ref在该扇区内的扇区角。

第2步采用双零矢量前后置开关序列脉冲设置各扇区双向开关的导通时间。

第3步中采用电压电流双闭环空间矢量控制方式对蓄电池进行快速充电具体为：

第3.1步，限压恒流充电阶段：充电过程中充电实际反馈电压小，实际反馈电压与目标电压之间电压差值大，充电回路对所述电压差值进行限幅，使得电压外环处于饱和状态、并输出稳定电压值，将所述稳定电压值作为电流内环设定值，AC/DC矩阵变换器在电流内环通过PI调节进行恒流充电，充电电压上升；

第3.2步，脉冲充电阶段：当充电电压达到预设的目标电压时，实际反馈电压与目标电压之间电压差值变小，不受电压外环的限幅限制，使得电压外环退出饱和状态，然后将电压外环给定由定值改为脉冲形式给定，进而切换至脉冲充电方式。

第4步采用电流环负反馈控制方式对蓄电池进行恒流放电具体为：

设定目标电压为负值，实时获得蓄电池放电电流与目标电流的差值，并对电流差值进行电流内环PI调节，使蓄电池进行恒流放电。