电动汽车入网V2G技术解读及测试方案

电动汽车入网V2G技术解读及测试方案

    电动汽车 V2G 技术是指电动汽车给电网送电的技术，其核心思想就是利用大量电 动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。首先，电网并不像一个超级大容量的UPS， 提前发电并存储后等待用电负荷的使用。相反，电网的发电是根据负荷的用电需求实时 调整的。当用电高峰来了，电网就开启更多的发电机组，加大发电功率，跟上用电需求。 当用电低谷时，就关闭一部分发电集组，降低功率，紧跟用电需求的变化。倘若电网的 负荷调节跟随不上，就会导致频率波动，甚至会导致停电故障。因此电网希望全社会的 用电量是稳定的。

     然而，随着电动汽车销量的增长，当达到一定规模的时候，必然会对现有电网带来 重大的影响。目前，电动汽车的充电功率多为 60kW~120kW，随着电池技术的成熟以及 ChaoJi 标准的推广，电动车的充电功率会增长到 200kW 以上。如果一个城市 10%的汽车 换成电动汽车，并且均是下班后充电，则将会使电网的峰值负荷增加 20%，这意味着需 要投入建设更多的发电机组，才能满足电动车**替代燃油车之后的庞大用电需求，否 则会导致电网波动甚至瘫痪。但一味扩大发电机组容量显然是不现实的。因此，全球都 在开发太阳能和风能，利用绿色能源发电并进行电量存储，同时解决电动汽车对电网大 容量的用电需求。 

    V2G 的技术就是在这种情况下应运而生的。当电动车更大规模化之后，电动汽车内 部的电池将可视为一个庞大的分布式储能装置。V2G（Vehicle toGrid）即电能在电网和 车辆动力电池间的双向流动。通过电网系统的统一控制，在用电低谷期有序协调车辆充 电，在用电高峰期利用电动车存储的能量像电网释放能量，将庞大基数的动力电池虚拟 成一个调峰电厂，实现削峰填谷，改善电能质量，消纳可再生能源等功能。

如何测试 V2G 模块？

    BOBC 和 V2G EV charger 是实现电网与车辆能量双向流动的关键功率转换模块。为了确 保 BOBC 以及 V2G EV charger 可靠并网，工程师需要对 AC-DC 以及 DC-AC 的双向电气性能 进行各种并网扰动，相位角跳变，频率扰动以及谐波注入等测试。 

V2G 模块测试挑战

     V2G EV charger 模块对现有的测试设备技术提出了巨大的挑战，特别是 DC-AC 逆变功率 转换性能的测试。由于 V2G 模块工作中，需要实时跟随电网电压，频率以及相位角等信号，因 此传统方案中，工程师通常采用一台交流源，交流负载以及直流电源来完成测试。其中交流电源 用于模拟电网电压和频率，为 V2G 模块并网提供参照信号，交流电子负载则模拟用电负荷吸收 动力电池释放的能量。 

    然而这种方案，随着测试项目的日益复杂，其弊端逐渐显现。首先，交流源和交流负载是两 套独立的设备，因此操作中工程师需要特别考虑两套设备之间开启和关断的顺序，特别是关断的 时候，若误将交流负载先关闭，后关闭交流电源，则逆变的能量将全部灌入交流电源，导致电源 设备损坏，因为交流源不具备吸收功率的能力。

    ITECH V2G 功率模块测试

    真实的电网同时具备吸收和输出电能的能力，一套真正的电网模拟器也应如此。ITECH 的 IT7900 系列产品是一款可以工作在全四象限区域的电网模拟器，提供 100%电流 source 和 sink 能力，满足 V2G EV charger 和 BOBC（V2G）双向电气性能以及 V2G 技术的验证。用户 只需设定电网电压和频率参数，IT7900 将根据 DUT 的电流流向，自动吸收或者输出电能，同 时将吸收的能量回馈给电网，回馈效率高达 88%。而无需像传统方案一样，需要协调和控制两 套独立的设备。

    V2G 并网的应用同样需要满足孤岛保护效应测试，即当电网断电的情况下，动力电池禁止 向电网回馈电能，并在小于 2s 的时间内切断输出。IT7900 内置专业的孤岛测试模式，进入孤岛 模式后，用户可以设定每相的 RLC 参数或有功/无功功率，仿真非线性电力负荷。该模式的研发 帮助测试工程师节省了额外的 RLC 负载箱成本，用户仅通过 IT7900 一台设备即可实现 RLC 负 载箱，功率表及电网模拟器多重功能，简化测试平台的同时，节约测试成本。