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電動汽車入網(wǎng) V2G 技術解讀及最新測試方案

來源:北京康思電子貿(mào)易有限公司   2021年11月05日 10:25  

    電動汽車入網(wǎng) V2G 技術解讀及最新測試方案電動汽車 V2G 技術是指電動汽車給電網(wǎng)送電的技術,其核心思想就是利用大量電動汽車的儲能源作為電網(wǎng)和可再生能源的緩沖。首先,電網(wǎng)并不像一個容量的UPS,提前發(fā)電并存儲后等待用電負荷的使用。相反,電網(wǎng)的發(fā)電是根據(jù)負荷的用電需求實時調(diào)整的。當用電高峰來了,電網(wǎng)就開啟更多的發(fā)電機組,加大發(fā)電功率,跟上用電需求。當用電低谷時,就關閉一部分發(fā)電集組,降低功率,緊跟用電需求的變化。倘若電網(wǎng)的負荷調(diào)節(jié)跟隨不上,就會導致頻率波動,甚至會導致停電故障。因此電網(wǎng)希望全社會的用電量是穩(wěn)定的。然而,隨著電動汽車銷量的增長,當達到一定規(guī)模的時候,必然會對現(xiàn)有電網(wǎng)帶來重大的影響。目前,電動汽車的充電功率多為 60kW~120kW,隨著電池技術的成熟以及ChaoJi 標準的推廣,電動車的充電功率會增長到 200kW 以上。如果一個城市 10%的汽車換成電動汽車,并且均是下班后充電,則將會使電網(wǎng)的峰值負荷增加 20%,這意味著需要投入建設更多的發(fā)電機組,才能滿足電動車全面替代燃油車之后的龐大用電需求,否則會導致電網(wǎng)波動甚至癱瘓。但一味擴大發(fā)電機組容量顯然是不現(xiàn)實的。因此,全球都在開發(fā)太陽能和風能,利用綠色能源發(fā)電并進行電量存儲,同時解決電動汽車對電網(wǎng)大容量的用電需求。

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 V2G 的技術就是在這種情況下應運而生的。當電動車更大規(guī)?;?,電動汽車內(nèi)部的電池將可視為一個龐大的分布式儲能裝置。V2G(Vehicle toGrid)即電能在電網(wǎng)和車輛動力電池間的雙向流動。通過電網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)一控制,在用電低谷期有序協(xié)調(diào)車輛充電,在用電高峰期利用電動車存儲的能量像電網(wǎng)釋放能量,將龐大基數(shù)的動力電池虛擬成一個調(diào)峰電廠,實現(xiàn)削峰填谷,改善電能質(zhì)量,消納可再生能源等功能。

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如何測試 V2G 模塊?

 BOBC 和 V2G EV charger 是實現(xiàn)電網(wǎng)與車輛能量雙向流動的關鍵功率轉(zhuǎn)換模塊。為了確保 BOBC 以及 V2G EV charger 可靠并網(wǎng),工程師需要對 AC-DC 以及 DC-AC 的雙向電氣性能進行各種并網(wǎng)擾動,相位角跳變,頻率擾動以及諧波注入等測試。

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    V2G 模塊測試挑戰(zhàn)V2G EV charger 模塊對現(xiàn)有的測試設備技術提出了巨大的挑戰(zhàn),特別是 DC-AC 逆變功率轉(zhuǎn)換性能的測試。由于 V2G 模塊工作中,需要實時跟隨電網(wǎng)電壓,頻率以及相位角等信號,因此傳統(tǒng)方案中,工程師通常采用一臺交流源,交流負載以及直流電源來完成測試。其中交流電源用于模擬電網(wǎng)電壓和頻率,為 V2G 模塊并網(wǎng)提供參照信號,交流電子負載則模擬用電負荷吸收動力電池釋放的能量。然而這種方案,隨著測試項目的日益復雜,其弊端逐漸顯現(xiàn)。首先,交流源和交流負載是兩套獨立的設備,因此操作中工程師需要特別考慮兩套設備之間開啟和關斷的順序,特別是關斷的時候,若誤將交流負載先關閉,后關閉交流電源,則逆變的能量將全部灌入交流電源,導致電源設備損壞,因為交流源不具備吸收功率的能力。

     ITECH V2G 功率模塊測試真實的電網(wǎng)同時具備吸收和輸出電能的能力,一套真正的電網(wǎng)模擬器也應如此。ITECH 的IT7900 系列產(chǎn)品是一款可以工作在全四象限區(qū)域的電網(wǎng)模擬器,提供 100%電流 source 和sink 能力,滿足 V2G EV charger 和 BOBC(V2G)雙向電氣性能以及 V2G 技術的驗證。用戶只需設定電網(wǎng)電壓和頻率參數(shù),IT7900 將根據(jù) DUT 的電流流向,自動吸收或者輸出電能,同時將吸收的能量回饋給電網(wǎng),回饋效率高達 88%。而無需像傳統(tǒng)方案一樣,需要協(xié)調(diào)和控制兩套獨立的設備。

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V2G 并網(wǎng)的應用同樣需要滿足孤島保護效應測試,即當電網(wǎng)斷電的情況下,動力電池禁止向電網(wǎng)回饋電能,并在小于 2s 的時間內(nèi)切斷輸出。IT7900 內(nèi)置專業(yè)的孤島測試模式,進入孤島模式后,用戶可以設定每相的 RLC 參數(shù)或有功/無功功率,仿真非線性電力負荷。該模式的研發(fā)幫助測試工程師節(jié)省了額外的 RLC 負載箱成本,用戶僅通過 IT7900 一臺設備即可實現(xiàn) RLC 負載箱,功率表及電網(wǎng)模擬器多重功能,簡化測試平臺的同時,節(jié)約測試成本。

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