【精彩论文】一种基于有界不确定性和扰动估计器的大功率充电桩控制策略

观点凝练

摘要：大功率充电桩接入电网是实现多电压等级电动汽车充放电的关键设备，但因电动汽车的即插即用需求和充电功率冲击特性，大功率充电桩接入将对电网运行稳定性带来挑战。提出基于不确定性和扰动估计器（uncertainty and disturbance estimator, UDE）的大功率充电桩控制策略。首先，在大功率充电桩双主动全桥换流器（dual active bridge, DAB）模块采用虚拟直流电机控制策略，实现对直流电压的基本控制。然后，考虑电动汽车投切对电网稳定运行的影响，基于LC滤波器建立UDE补偿控制环节，对滤波单元动态误差进行反馈，将其输出量作为补偿分量，实现对直流母线电压的补偿控制，从而有效提升直流电压稳定性。最后，基于PSCAD/EMTDC搭建充电桩系统仿真模型，其仿真结果验证了所提控制策略的可行性。
结论：本文提出了一种基于UDE的大功率充电桩控制策略，改进虚拟直流电机控制技术，实现电动汽车稳定快充。通过PSCAD/EMTDC仿真结果和50 kW充电桩样机实验验证了该方案的正确性和可行性。

（1）能量路由器直流接口采用带隔离的高频DC/DC变换电路（即DAB），能够实现大功率充电，满足多电压等级电动汽车投切电网快充的需求。

（2）基于虚拟直流电机控制技术引入虚拟惯量与阻尼，有效地平抑外部扰动，增强电压稳定能力，抑制功率振荡，实现车网之间友好交互，降低电动汽车投切对主网系统带来的不利影响。

（3）在该方案中，基于UDE控制器对扰动估计的处理，并反馈到控制回路，可以更好地渐近跟踪动态误差，有效衰减不确定性和外部扰动信号，保证闭环系统的稳定性，从而确保大功率充电桩接不同电压等级电动汽车投切工况下系统的稳定运行。电网侧电流谐波THD可保持在5%以下，有效降低电动汽车随机性投切对主网电能质量造成的不利影响，具有更高的响应速度和稳态精度。

引文信息

宫晓彤, 吕志鹏, 刘岚, 等. 一种基于有界不确定性和扰动估计器的大功率充电桩控制策略[J]. 中国电力, 2021, 54(10): 81-88.GONG Xiaotong, LV Zhipeng, LIU Lan, et al. A control strategy for high-power charging piles based on bounded uncertainty and disturbance estimator[J]. Electric Power, 2021, 54(10): 81-88.

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编辑：杨彪

审核：方彤

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