电动汽车充换电站直流微网的控制探讨

摘 要：电动汽车充换电站直流微网控制在负荷充电接入时间、充电功率等方面都具有一定的随意性。随着国民经济的快速发展，能源消耗与环境破坏受到人们的关注。因此，需要在保证经济快速增长的前提下更好地开展环境保护工作。电动汽车充换电站已经成为重要配套设施，当电动汽车消耗一定电量之后就需要在充电电站上进行补充电力。充换电站在运行模式上采用直流微网控制方式，能够实现对能源的再生，并且具有高效清洁功能。是一种提升资源利用率降低环境污染有效途径。文章对电动汽车充换电站直流微网的控制进行相应的分析。

关键词：电动汽车；充换电站；直流微网；控制

采用分布式电源接入将会为电网安全运行带来较大的负面影响，具有明显的波动性。采用直流微网进行控制能够充分地发挥电源优势，降低对电网运行的冲击性，控制运行成本投入。直流微网是利用微源与负荷进行的结合系统，能够为充换电站提供有效的电能。直流微网是通过分布式电源在本地负荷作用下将直流母线进行结合的配电网结构。能够提升供电质量与安全性，并且耗损相对较小。

1 电动汽车充换电站直流微网必要性

1.1 交流配电网存在的问题

现行配电网主要采用交流电的形式，在电压变换的模式上相对交单，并且对线路能够提供必要的保护。但是随着科学技术的发展，交流配电的运行遇到较大的问题。能源消耗的进一步扩大，严重的影响到电力资源的供给。在应用范围上要采用分布式电源。分布式电源主要采用直流形式进行供电，分散接入产生的经济效益相对较差，并且分布式电源输出存在波动性，严重的影响到配电网的稳定运行。配电网的整体结构上要较为不合理，城市规模的扩大对电力资源的应用也在提升。重要负荷下的供电在可靠性上不能够满足电动汽车充换电站的要求，将会进一步影响到供电质量。城市规划发展与配电网规划不合理，导致配网建设存在滞后性。不能够满足当前高负荷的供电要求。供需矛盾相对较大，特别是在一些地区会存在限电拉闸的状况。

1.2 直流微网控制的优势

直流微网控制能够为电动汽车充换电站提供有效的交流配电网，对分布式电源存在的问题进行全面的补充完善。直流微网更加适合分布式电源的接入应用。采用直流微网控制能够有效的利用资源，为电动汽车充换电提供便利。直流微网在供电上具有明显的可靠性。交流电网中设备在运行的时候会与电网电压频率保持着密切的运行关系。针对电网运行中频率不稳定情况，在交流配电网应用时直流微网将有助于储能设备的接入。直流微网的设备配置适合故障主网检测。直流微网能够为电动汽车充换电站提供大量的电力资源。配电网在供电容量上需要进一步的提升。电力负荷已经成为影响电网发展的重要因素。直流微网能够传输更多的电力容量，并且通过系y容量的变化在直流配网上能够进行随时的调整。

2 电动汽车充换电站直流微网控制的可行性

电动汽车规模化发展，现行的电源容量并不能够满足电动汽车的充电需求。需要不断地加大电网发电容量，但是这种方法将会导致电动汽车过于依赖化石能源，并且会对环境造成严重的破坏。电动汽车具有的充电负荷上需要应用再生能源作为主要的充电技术。同时实现电动汽车零耗油。再生资源发电的输出功率具有明显的波动性，会对电网的供电产生较大的影响。直流微网适合再生能源发电与电动汽车进行的接入。同时将电动汽车的充换电站采用直流微网模式是主要的发展趋势。电动汽车在交流线路充电上会产生相对的谐波电流，直流微网并不存在无功谐波等。交流电网中设备在运行的时候会与电网电压频率保持着密切的运行关系[1]。产生的电力资源质量相对较高。采用直流电进行电动汽车充电，能够降低充电费用的投入，具有明显的经济效果。电动汽车需要较大功率的充电。配电网系统在供电容量上相对较高。在相同条件下的直流线路需要较大的传输功率，直流微网在配置的过程中采用的分布式电源具有较高的供电稳定性。符合电动汽车充换电站对于供电系统的要求。

3 电动汽车充换电站直流微网控制措施

3.1 低压直流配电网的拓扑结构

直流微网中的配电拓扑结构还没有统一的标准。在低压直流配网中主要采用的是放射性配电、环装配电以及两端配电。直流配电网进行的并网交流，会根据电网的运行特点，通过不同类型的交流器接入到不同等级的直流母线上[2]。通过分布式电源对不同等级的电压中直流电进行接入。再将直流母线通过变化器转换为相应的电压等级。按照负载需求通过控制能量的双向流动，实现能量转换的过程中会保证直流微网控制的功率平衡。经过连接的储能设备在直流配网能力充足的时候会产生双向流动的控制功能。直流配电网拓扑结构简单，建设费用相对较低。并且很容易进行控制。能够较好的进行故障的识别和保护充换电站的运行。

3.2 直流母线结构

直流微网中的母线结构，主要是单母线、分层母线、冗余母线以及双母线。直流母线结构简单，能够保证电压的稳定提供，同时方便进行控制。投入的费用相对较低，能够对不同的电压等级进行调节。同时电气设备的兼容性相对较高，低压设备配置的电源在适配器上要增加相应的系统投资[3]。不同的母线能够连接不同等级的电源，母线具有独立供电模式。结构上更加适合对电能质量的控制与保证供电可靠性。直流母线负荷会根据电压等级进行调节。

3.3 充换电站直流微网负荷

充换电站的直流微网负荷需要保证能够正常的运行。在动力电池的选择上要突出能量载体与动力源的功能。这是电动汽车核心部分，能够满足电动汽车基本运行需求。动力电源提供的电能容量与功率输出需要在不同运行状态下进行充放电特征的分析。同时构建相应的动态仿真模型[4]。动态化的仿真模型使电路结构在电压源以及电阻串联上能够更好地控制参数变化，使电压源开路电压在不同的电荷状态下都能够避免代数循环。充换电特性会根据电源电压的不同发生变化。充电的过程中需要明确电池特性，能够控制充电电流，避免电池性能和寿命受到损害。直流微网中的有功功率能够保证直流母线电压的稳定提供。

4 结束语

电动汽车采用的是可再生能源发电技术，在一定程度上缓解了能源危机，更好地保护环境资源。直流微网是通过分布式电源在本地负荷作用下将直流母线进行结合的配电网结构。能够提升供电质量与安全性，并且耗损相对较小。在电动汽车充换电站中应用较为广泛。将电动汽车充换电站作为直流微网控制研究的主要对象，能够更好地突出直流微网的功能优势。促进人们对电动汽车充换电站整体结构的了解。直流微网控制系统的设计采用双层母线结构，能够为充换电站提供不同的电压等级。随着电动汽车数量的不断增多，充换电基础设施建设正在逐步的开展起来。直流微网控制能够为电动汽车充换电站的完善发挥重要的作用。

参考文献

[1]张军六，郑瑞，韩肖清.基于微电网的电动汽车充换电系统研究[J].电力学报，2013，28（1）：1-5.

[2]张琪.电动汽车充换电站参与电网调频控制策略研究[D].湖北工业大学，2016.

[3]田文奇，和敬涵，姜久春，等.电动汽车换电站有序充电调度策略研究[J].电力系统保护与控制，2012（21）：114-119.

[4]张齐东，黄学良，陈中，等.电动汽车电池更换站集群充电控制策略研究[J].电工技术学报，2015，30（12）：447-453.