摘要
近年来电动汽车（Electric Vehicle，EV）及相关技术飞速发展，其市场占有率也在逐年递增。为减小大量电动汽车随机充电给电网带来的冲击，电动汽车与电网双向互动技术（Vehicle to Grid，V2G）应运而生，该技术可使电动汽车有序参与电网运行、提高电网运行效率，具有谷电峰用、辅助电网调频、平滑新能源发电出力等功能，且可使电动汽车车主获得一定经济利益，实现电网与电动汽车车主互惠共赢。但目前 V2G 技术尚未得到大规模应用，大部分电动汽车处于无序充电状态，且配电网当前结构也无法接受大量电动汽车馈电。因此如何在区域内维持微电网稳定运行的同时，实现电网与电动汽车间电能双向传递、根据实时信息调整电动汽车充放电功率、实现电动汽车与区域内其它新能源协同调度，已逐步成为行业研究热点。本文着眼上述关键问题，结合先进控制策略及优化方法，围绕V2G技术与优化调度策略开展深入研究，主要研究内容如下： 首先，为在底层控制上解决电动汽车与电网间能量传递问题，提出一种基于虚拟同步机（Virtual Synchronous Generator，VSG）技术的电动汽车充放电接口控制策略。类比三相同步发电机的工作原理和数学模型，分析双向变流器控制技术，并对电动汽车充放电接口电路拓扑结构进行研究，进而将虚拟同步机技术应用于电动汽车充放电接口交流侧控制中。通过Simulink仿真验证了所提控制策略可在底层控制上实现功率双向流动。 其次，为降低因锁相环（Phase Locked Loop，PLL）结构导致的虚拟同步机系统结构复杂、并网冲击电流大、控制精度低等不利影响，提出一种基于分数阶滑模控制（Fractional Order Sliding Mode Control，FOSMC）的虚拟同步机系统无锁相环并网控制策略。根据虚拟同步机交流侧频率环控制原理，利用控制器生成频率补偿信号，进而实现系统对电网频率和相位的自动跟踪。通过Simulink仿真验证了所提控制策略在虚拟同步机系统并网过程中可自动跟踪电网频率和相位，且并网冲击较小，系统运行稳定。 然后，为解决大量电动汽车随机接入电网导致电网频率波动加剧、稳定性降低的问题，提出一种基于神经模糊控制器的分布式电动汽车智能充放电控制策略。在前文所提电动汽车充放电接口控制的基础上，综合考虑电动汽车荷电状态、电池容量及电网实时频率，引入神经模糊控制器，将专家经验和在线学习技术相结合，自动推算出输出功率的最优值，在缓解电网压力的同时降低电动汽车电池损耗。通过MATLAB/ANFIS仿真验证了所提控制策略可使电动汽车根据实时信息自主调节充放电功率，能够在满足电动汽车用户期望的同时，参与电网调频调压，维护系统稳定，提高电网运行效率。 最后，为解决园区光电消纳及电动汽车接入电网导致园区负荷峰谷差过大的问题，提出一种基于改进鸽群算法的园区微电网电动汽车有序充放电优化策略。综合考虑园区内光伏发电系统出力、系统经济效益、运行稳定性及用户满意程度，建立电动汽车有序充放电数学模型，并采用改进鸽群算法，解决电动汽车充放电调度问题。最后通过仿真验证了所提控制策略可使电动汽车削峰填谷，降低用户充电成本，实现车网互惠共赢。
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