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电动汽车充电桩PHIL测试


应用背景



动汽车有高扭矩、零污染、低噪声等诸多优点,发展电动汽车有助于缓解能源与环境的双重压力,研究电动汽车充电站接入配电网的影响和配置问题对于电动汽车的推广和充电站的建设以及系统的安全稳定运行具有重要意义。客户希望能建设一个平台来做以下研究:

  • 电动汽车充电站和电网间的互相影响。
  • 做一些前瞻性的研究,比如电动汽车作为V2G的工作模式接入电网。


传统实际功率硬件搭建的小系统灵活性低,电网拓扑不易更改。功率硬件在环仿真平台结合科技前沿的实时仿真技术与可靠硬件技术,能提高科研的进程与效率,同时,基于功率硬件在环平台自身灵活性的特点,未来还能在新能源微网运行、管理、优化控制等多个方向上进行应用研究的拓展。


基于StarSim的解决方案

海远宽能源科技有限公司(ModelingTech)提供的StarSim电力系统实时仿真器,利用多核并行的方法来在通用的Intel CPU上实现以往只有在专用的设备上才能实现的大电力系统的实时仿真能力;此实时仿真器具有体积小、IO和通信接口丰富、易于同实际的物理设备构成功率硬件在环仿真系统的优势。客户利用StarSim的实时仿真平台,通过功率放大器与实际的V2G 直流充电桩以及电动汽车充电电池形成功率硬件在环仿真平台,来研究实际充电桩充放电的一些特性。建设硬件平台架构图如下所示:

 



上图架构中,ModelingTech实时仿真器来模拟电网系统。通过物理IO和四象限功率放大器连接,通过功率放大,与实际的V2G充电桩与电池连接,形成PHIL(功率硬件在环测试)闭环。其中,功放、充电桩与电池之间的连接均为实际的功率信号。 


应用成果



客户通过StarSim仿真软件的实时仿真平台,结合功率放大器与实际的V2G 直流充电桩以及电动汽车充电电池,初步建立起了含实际设备的功率硬件在环仿真平台,并完成了有序充电实验电能质量分析。通过调节功率从0%100%功率的充电,利用电能质量分析仪来采集分析系统电压谐波质量以及实际波形。下图为客户现场硬件:


                                                                                 


本实验采用单相充电桩与双向充电桩进行对比实验。实验中采用的单向充电桩是不控整流电路结构,V2G双向充电桩是三相桥式全控整流电路结构,实验结果如下:

 

  

 

上图左边为单向充电桩充电功率为50%时的电压电流波形,可以看到典型的整流电流波形,右图为双向全控充电桩50%充电功率时的电压波形。

除了上述实验外,客户还完成了一些相关的实验与研究:

1.         分别对旧型的不控整流充电桩、新型的全控双向V2G充电桩接入来进行电能质量的监测分析。

2.         对两种不同结构的充电桩如何进一步减小谐波含量提出了可参考意见,并通过仿真平台进行了结果验证。 

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