《電動汽車智能充放儲一體化電站――原理及控制》從智能充放儲一體化電站的結構入手,對智能充放儲一體化電站的組成、原理和運行進行了系統、深入的闡述和介紹!峨妱悠囍悄艹浞艃σ惑w化電站――原理及控制》共五章,**章在介紹了電動汽車能源供給設施的發展概況的基礎上,詳細闡述了智能充放儲一體化電站的組成及各部分的功能;第二章簡要介紹了電動汽車的動力電池的種類和發展,研究了動力電池的建模方法;第三章詳細闡述了智能充放儲一體化電站的核心裝備--多用途變流裝置,建立了裝置的詳細數學模型和時域模型,對其各種工況的運行狀態進行了全面的仿真和分析;第四章重點研究了智能充放儲一體化電站的控制策略--廣義能量功率調度策略,定義了智能充放儲一體化電站內部的各種能量,通過建立智能充放儲一體化電站調度標準規程指標,劃分了其運行狀態的全部解集;第五章研究了智能充放儲一體化電站的動態特性。
《電動汽車智能充放儲一體化電站――原理及控制》面向的讀者是從事電力系統工作及研究的工程技術人員和高校教師,以及電力系統及其自動化的高年級本科生和研究生,對于從事電力系統裝備研發的技術人員也有一定的參考意義。
序前言第1章 電動汽車智能充放儲一體化電站的結構和組成 1.1 電動汽車技術特征與發展 1.1.1 電動汽車技術特征 1.1.2 電動汽車的發展現狀與關鍵技術 1.2 電動汽車動力電池發展及研究現狀 1.2.1 電池的分類和特點 1.2.2 動力電池的性能評價、建模與管理技術 1.3 電動汽車能源供給設施 1.3.1 電動汽車能源供給設施的種類 1.3.2 電動汽車能源供給設施的發展狀況 1.3.3 電動汽車能源供給設施控制策略概述 1.4 電動汽車智能充放儲一體化電站各部分構成 1.4.1 調度監控中心 1.4.2 多用途變流裝置 1.4.3 充放儲換電系統 1.4.4 梯次電池儲能系統 1.5 電動汽車智能充放儲一體化電站技術設計要點 1.5.1 電網調度設計要求 1.5.2 車輛運行設計要求 1.5.3 工程建設要點 參考文獻第2章 動力電池的建模與優化管理 2.1 儲能單元工作特性和電池等效電路模型 2.1.1 儲能單元工作特性 2.1.2 傳統的電池等效電路模型 2.1.3 基于GNL改進的電池等效電路模型 2.2 電池充放電方式及仿真 2.2.1 電池充放電方式 2.2.2 電池充放電過程仿真 2.3 電池組并聯階次優化管理 2.3.1 兩組電池并聯充電策略 2.3.2 多組電池并聯充電策略 2.4 電池梯次利用技術 2.4.1 梯次利用鋰離子動力電池特性分析 2.4.2 梯次電池容量估計和篩選成組方法 2.4.3 電池梯次利用示范方案 2.5 傳統變換器的特性及比較 2.5.1 整流模塊 2.5.2 LLC諧振變換器 2.5.3 橋式PWM直流變換器 2.5.4 三電平雙向Buck—Boost變換器 2.5.5 兩電平雙向Buck—Boost變換器 2.6 Z源充電器設計 2.6.1 Z源充電機電路拓撲結構 2.6.2 Z源充電機電路分析 2.6.3 Z源充電機恒壓充電仿真分析 2.7 精細化充電管理 2.7.1 多用途變流裝置三級精細化變流器結構 2.7.2 精細化變流裝置分層協調控制策略 2.7.3 電池循環壽命及變流裝置效率分析 參考文獻第3章 多用途變流裝置的控制和運行 3.1 多用途變流裝置的構成 3.1.1 兩級變換變流裝置的構成 3.1.2 換電站與梯次站之間的變流裝置 3.2 多用途變流器控制 3.2.1 雙向DC/DC控制的基本原理 3.2.2 多組DC/DC變換器并聯運行研究 3.2.3 SVPWM控制的基本原理 3.2.4 多用途變流裝置各運行方式分析 3.3 梯次電池儲能站與充放儲電池更換站之間的能量交換 3.3.1 單向能量交換控制 3.3.2 梯次電池儲能站與充放儲電池更換站能量交換控制 3.4 多用途變流裝置的增益控制 3.4.1 就地無功補償控制 3.4.2 諧波抑制控制 3.4.3 一體化電站增益控制的能量無損特性 3.4.4 一體化電站無功補償與濾波效果分析 參考文獻第4章 廣義能量/功率調度策略 4.1 概述 4.2 一體化電站內廣義能量的定義與關系 4.2.1 廣義能量的定義及其特性 4.2.2 廣義能量E(t)的定義及運行特性 4.2.3 廣義能量E(t)的定義及運行特性 4.2.4 廣義能量E(t)的定義及運行特性 4.2.5 廣義能量的相互關系 4.3 一體化電站的運行標準規程和指標 4.3.1 電力系統運行狀態分析 4.3.2 一體化電站的運行模式分析 4.3.3 一體化電站的有功頻率指標及控制 4.3.4 一體化電站的無功電壓指標及控制 4.3.5 一體化電站的運行管理指標 4.4 一體化電站的孤島運行策略 4.4.1 一體化電站孤島的形成、分類與虛連接技術 4.4.2 一體化電站參與電網的黑啟動 4.5 一體化電站的運行狀態集 4.5.1 狀態集的生成 4.5.2 一體化電站的基礎充放電控制策略算法詳述 4.5.3 一體化電站運行工況分析詳解 4.5.4 一體化電站中電池充放電順序 4.6 廣義能量/功率調度控制策略參數集 4.6.1 基于信息流的一體化電站內能量流管理方法 4.6.2 廣義能量/功率調度控制策略參數集和約束條件 4.6.3 實例分析 參考文獻第5章 智能充放儲一體化電站運行的動態特性 5.1 概述 5.2 一體化電站的小信號模型 5.2.1 動力電池的小信號模型 5.2.2 直流變流器的狀態方程 5.2.3 直流電容電壓控制狀態方程 5.2.4 交流側變流器控制的狀態方程 5.2.5 交流側電感的狀態方程 5.2.6 一體化電站的小信號模型 5.3 一體化電站的穩定性分析 5.3.1 MATLAB模塊設計和封裝 5.3.2 一體化電站的特征值分析 參考文獻附錄 一體化站正常運行狀態下充放電程序 附錄A 不同負荷狀態下充放儲電池更換系統和梯次電池儲能系統的充放電程序 附錄B 不同負荷狀態下一體化電站整體充放電程序
上述第1種和第2種電動汽車的充電設施包括各類充電樁、充電機,常見的充電樁對具有車載充電機的電動乘用車輛提供交流充電電源,充電機則分為交流充電與直流充電兩種,充電樁和充電機通常情況下以慢充方式為主,具有占地面積較小、布點靈活的特點。充電站由多臺充電機、充電樁組成,占地面積較大,采取快充、慢充方式為電動汽車提供電能,并能夠對充電樁/機、動力電池進行狀態監控。第3種電動汽車充電設施即更換電池充電方式為大型的換電站,其內部的充電設施通常為大型充電整機,具有相對更高的效率和管理能力。
充電設施的最基本運行參數包括端電壓、充電電流和充電時間等。端電壓和充電電流是決定充電設施的容量大小、電源輸入相數和電路形式的主要因素;端電壓越高,所需要的電源容量就越大,輸入電源的相數就越多,通常情況下三相交流電源即可滿足要求。充電設施的控制系統最基礎的要求是能夠完成電流、電壓的閉環控制,用來保證充電過程中電池電流、電壓的大小符合給定的變化關系。
除了上述公共設施的整車充電裝置,還有一些家庭用整車充電設備,如家庭用小型充電器,一般采用單相交流充電器或單相/三相交流充電器,一般要求質量輕、體積小、便于安裝和移動、可靠性好、操作簡便、顯示準確和能夠自動控制等。一般可供私家車輛在夜間車輛停駛時充電,功率為3~5 kW,充電時間為5~10 h,也可以用于快速充電。又如車載充電器,一般為單相交流充電器或單相/三相交流充電器,能夠全天候地進行充電和快速充電,要求質量輕、體積小、可靠性好、便于在車輛上安裝、使用方便等。
1.3.2 電動汽車能源供給設施的發展狀況
在國外,以歐美日為代表的發達國家積極開展電動汽車能源供給體系研究,典型代表有美國Better Place公司的換電池與常規充電相結合的模式,法國電力公司(EDF)、西班牙電力公司、日本電力公司的慢充與快充結合模式等。
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