電動汽車快速充電負荷模型構建方法

馬壯 姚飛 孫晶晶 陳英霞

摘 要：電動汽車的發展給電網帶來了不小的沖擊和影響，尤其是電動汽車快速充電對電網電壓穩定性的影響，準確的負荷模型對電壓穩定性研究尤為重要。本文為探究這一影響，首先分析了電動汽車快充充電方式配置，其次基于此建立了電動汽車快速充電的靜態負荷模型，最后仿真分析了電動汽車快速充電負載模型與常規的P， Z， I負載模型對電網電壓穩定性的影響，結果表明建立的電動汽車負載模型比把電動汽車建立為常規的恒功率、恒流和恒阻抗負載模型有更低的負荷裕度，對電壓穩定性影響更高。

關鍵詞：電動汽車；快速充電；負荷模型；電壓穩定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.181

0 引言

通過對相關文獻和過往研究可知，負載的模型對研究電網電壓的穩定性起著及其重要的作用，因此本文重點研究電動汽車充電的負荷構建，以便分析電動汽車負荷對電網電壓穩定性影響。

1 電動汽車負荷建模

1.1 充電配置

目前電動汽車充電方式有三種，一是充電電流較低的家中充電，二是充電電流更大的交流方式，三為大電流直流電網充電，前兩種為慢充，第三種屬于快充。快充充電為用戶提供短時間用電，滿足緊急需求，受較多青睞，因此本文電動汽車充電負荷模型的構建主要針對快充充電方式。快充一般是大功率非車載直流充電機直接輸出直流給電動汽車電池充電，快速充電器一般由兩部分組成，前端的AC-DC整流器以及后端DC-DC BUCK轉換器。

1.2 電動汽車負荷模型的構建

對于電動汽車快速充電器的前端與電網連接的AC-DC整流器模型有：

（1）

充電器后端有一Buck轉換器等效電路，Buck轉換器的pv關系為：

（2）

（3）

本文把電動汽車的電池建模為一可變電壓源EB，則：

（4）

（5）

式中RB=RB1+RB2，并且：

（6）

（7）

式中K為Buck電路占空比。于是：

（8）

其中Pvd：

（9）

電動汽車的充電消耗功率由兩部組成，一為PCP和Pvd，即：很明顯PCP部分是一常量，這部分可看做恒功率負荷，另一稱指數負荷。

2 電動汽車負荷模型與電網電壓穩定性仿真驗證

仿真在PSAT軟件平臺進行，采用標準IEEE 14節點測試系統，假定有一電動汽車快速充電站連接于標準IEEE 14節點的負荷節點14，系統PV曲線由連續潮流法CPF確定。

仿真目的是為了比較所建電動汽車負載模型Exp.1、 Exp.2、 Exp.3與常規的P，I，Z負載模型對電網電壓穩定性的影響，結果如圖1所示，從圖中可知所建電動汽車負載模型對系統靜態電壓穩定性的影響比把電動汽車建立為常規恒功率、恒流和恒阻抗負載模型更高。

3 結論

仿真結果表明了負載模型精確性對電網電壓穩定性分析的重要性。本文所建立的EV的負載模型比把EV建立為常規恒功率、恒流和恒阻抗負載模型負載裕度更低，對靜態電壓的穩定性影響更高。

參考文獻：

[1]俞良，張建文，嚴雙喜.三相SVPWM整流器控制系統的研究[J]. 2011.

[2]文學鴻，袁越，鞠平.靜態電壓穩定負荷裕度分析方法比較[J].電力自動化設備，2008，28（05）：59-62.

作者簡介：馬壯（1982-），男，河南鄧州人，工學碩士，工程師，研究方向：充電樁的檢測。