2023年 04期

基于直流虚拟同步机的直流充电桩反推电流控制

Backstepping Current Control of DC Charging Piles for Electric Vehicles Based on DC Virtual Synchronous Machines


摘要(Abstract):

针对电动汽车负载投切容易引起公共电网的电压扰动以及功率变化等问题,比较交流与直流系统中增加惯性的方式,在交流虚拟同步机的基础上,提出一种适用于直流充电桩的直流虚拟同步机控制策略;利用反推法构造反推电流环控制器,以弥补传统比例积分控制动态性能较弱问题,随后将基于直流虚拟同步机的反推电流控制器引入电动汽车直流充电桩,并对电动汽车直流充电桩的应用场景进行模拟。结果表明,所提方法能够很好地稳定直流电压,并能将电压波动限制在10 V以内,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

关键词(KeyWords): 电动汽车;直流充电桩;直流虚拟同步机;反推电流

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(61973140);; 山东省自然科学基金项目(ZR2019MF015);; 江苏省产学研合作项目(BY2019023)

作者(Author): 杨成顺,王鹏,张强,黄宵宁

DOI: 10.13349/j.cnki.jdxbn.20230706.001

参考文献(References):

[1] 黄廷城,张勇军.计及充电可靠性的电动汽车有序充放电控制策略优化与分析[J].电力科学与技术学报,2019,34(4):85.

[2] 严干贵,刘华南,韩凝晖,等.计及电动汽车时空分布状态的充电站选址定容优化方法[J].中国电机工程学报,2021,677(18):6271.

[3] 李立理.我国电动汽车充电基础设施政策解读与展望[J].供用电,2017,34(1):2.

[4] 张帅,孟祥鹤,葛磊蛟,等.考虑价格激励的电动汽车最优有序充放电策略[J].济南大学学报(自然科学版),2021,151(1):55.

[5] 冯立玮,杨军虎.含电动汽车充电设施的智能小区供电容量规划[J].济南大学学报(自然科学版),2017,129(3):215.

[6] 秦岭,孔笑笑,谢少军,等.大型停车场用无电解电容直流充电桩鲁棒PI控制器设计[J].中国电机工程学报,2018,38(15):4514.

[7] 张怡冰,刘其辉.基于虚拟同步机的电动汽车快速充电控制技术[J].电测与仪表,2019,56(10):14.

[8] 李秉宇,常征,武光华,等.双向功率型直流充电桩互测方法及策略研究[J].电气传动,2022,52(3):65.

[9] 张润超,黄鹏峰,张土建,等.基于DSP控制的电动汽车直流充电桩的研制[J].电子世界,2020(20):80.

[10] 李喆,孔铁成,周百灵,等.基于LCL滤波器充电桩电流模型预测控制研究[J].电力电子技术,2018,52(1):104.

[11] 张莉,张松.电动汽车充电站的充放电控制策略研究[J].电子技术应用,2018,44(11):150.

[12] 肖蕙蕙,苏新柱,郭强,等.三相Vienna整流器无网压传感器预测电流控制策略[J].电工技术学报,2021,36(6):1304.

[13] 苏二号,吕志鹏,单杨.基于自适应参数虚拟同步机控制的电动汽车充电桩设计[J].电子技术与软件工程,2021(24):226.

[14] 周珊,吕志鹏,吴鸣,等.虚拟同步机技术在电动汽车充电桩中的应用[J].供用电,2019,36(4):24.

[15] WU D,TANG F,DRAGICEVIC T,et al.Coordinated control based on bus-signaling and virtual inertia for islanded DC microgrids[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2015,6(6):2627.

[16] 王璨,毛玲,赵晋斌,等.基于直流充电桩的虚拟惯性控制策略[J].电力电子技术,2021,55(1):16.

[17] 伍文华,陈燕东,罗安,等.一种直流微网双向并网变换器虚拟惯性控制策略[J].中国电机工程学报,2017,37(2):360-363.

[18] YANG C S,NI S F,DAI Y C,et al.Anti-disturbance finite-time adaptive sliding mode back-stepping control for PV inverter in master-slave-organized islanded microgrid[J].Energies,2020,13(17):1.

[19] 吕金炳,宋辉,刘云,等.电动汽车充电对配电网电压质量的影响研究[J].电测与仪表,2018,55(22):33.

[20] 杨成顺,刘国富,戴宇辰,等.基于改进VSM的城轨牵引系统自适应协同控制[J].电气传动,2022,52(17):3.

[21] 杨祯,苏宏升.基于虚拟同步发电机的孤岛微电网频率恢复控制[J].济南大学学报(自然科学版),2020,34(6):614.

[22] MENG X,LIU J J,LIU Z.A generalized droop control for grid-supporting inverter based on comparison between traditional droop control and virtual synchronous generator control[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2019,34(6):5416.

[23] 邹培根,孟建辉,王毅,等.一种直流微电网的灵活虚拟惯性控制策略[J].电力建设,2018,39(6):56-58.

[24] 许加柱,王涛,崔贵平.三相PWM整流器内外环相互解耦控制方法研究[J].电力电子技术,2018,52(11):88.