Обсуждение схемы обнаружения утечек в системе V2G электромобиля

К

Опубликовано

С бурным развитием электромобилей постоянно упоминается схема V2G. Его основная идея заключается в использовании большого количества накопителей энергии электромобилей в качестве буфера электросети и возобновляемых источников энергии. Когда нагрузка электросети слишком высока, энергонакопитель электромобилей будет питать электросеть, а когда нагрузка электросети слишком низкая, он будет использоваться для хранения избыточной выработки электроэнергии в электросети, чтобы избежать потерь. Благодаря технологии V2G электромобили смогут реализовать функцию взаимной зарядки от электросети. Таким образом, пользователи электромобилей могут заряжать автомобили по низким ценам на электроэнергию и продавать мощность электромобилей в энергосистему по высоким ценам, чтобы получать доход. Для электросетевых компаний в случае нехватки электроэнергии это может снизить давление мощности и сбалансировать нагрузку электросети, чтобы обеспечить эффективность работы электросети.

Одной из ключевых технологий V2G является разработка двунаправленного зарядного устройства высокой мощности. Производителям автомобилей бортовое зарядное устройство требует небольшого объема, легкого веса, низкой стоимости и хорошей надежности. В настоящее время топология основного зарядного устройства состоит из трехфазного неуправляемого выпрямителя и высокочастотного преобразователя постоянного тока с изолированной трансформаторной изоляцией. Это зарядное устройство с изолирующим трансформатором имеет большой объем, низкую эффективность преобразования и высокую стоимость. Таким образом, использование неизолированного зарядного устройства в настоящее время является основным направлением развития. Двунаправленное зарядное устройство высокой мощности использует новую топологию, как показано на рисунке ниже (рис. 1).

Рис. 1 Топология эффективного зарядного устройства с высоким коэффициентом мощности

Он состоит из трехфазного источника ШИМ-выпрямителя напряжения в переднем каскаде и схемы реверсивного прерывателя тока в заднем каскаде. Цепь постоянного/постоянного тока реверсивного прерывателя тока на более поздней стадии можно понимать как составную схему, состоящую из схемы повышения и схемы понижения. Схема может не только реализовывать прямой поток цепи, но также реализовывать обратный поток тока, чтобы реализовать двусторонний поток энергии всего зарядного устройства.

Благодаря неизолированной топологии постоянного/постоянного тока высокочастотный трансформатор удален, эффективность преобразования повышается, а стоимость и потери системы снижаются. Однако есть одна ситуация, которую мы должны рассмотреть, — это проблема утечки во всей системе. Поскольку двухстороннее мощное зарядное устройство является сложным силовым электронным устройством, трудно избежать проблемы утечки. Необходимо ограничить утечку определенным диапазоном с помощью хорошей стратегии управления в конструкции. В противном случае возникают риски для электросети, самого устройства или безопасности жизни и имущества. В то же время необходимо также принять базовые средства защиты, чтобы предотвратить ущерб от утечки, когда утечка превышает ожидаемую.

Рис. 2. Встроенная пилотная схема управления входом двигателя.

Приведенный выше рис.2 перехвачен в QC/T 895-2011 проводящее бортовое зарядное устройство для электромобилей, которое отражает общую модель соединения электросети и зарядного устройства. Бортовое зарядное устройство подает питание на бортовое зарядное устройство электромобилей через зарядный кабель. Встроенное зарядное устройство преобразует подключенный переменный ток в постоянный для зарядки аккумуляторной батареи. При подаче питания в электросеть аккумулятор преобразует постоянный ток в переменный ток через встроенное зарядное устройство и подает обратно в электросеть через зарядный кабель. Внутри оборудования электропитания (зарядного столба) устанавливается защита от тока утечки для защиты всей электросети и процесса энергообмена электромобилей. Устройство защиты от тока утечки также известно как устройство защиты от остаточного тока (УЗО). УЗО является основным средством защиты, поэтому его надежность очень важна.

Как мы все знаем, система электроснабжения имеет трехфазную трехпроводную систему и трехфазную четырехпроводную систему. Международная электротехническая комиссия (МЭК) определяет систему TT, систему TN и систему IT. При использовании этого двустороннего зарядного устройства высокой мощности ограничение развязывающего трансформатора постоянного/постоянного тока теряется, и первым обретает свободу батарея, которая больше не изолирована от системы. Таким образом, при длительном использовании аккумулятора, если на шине постоянного тока произойдет повреждение изоляции, утечка будет возвращена на сторону переменного тока через линию заземления кузова. Если взять в качестве примера положительную утечку шины постоянного тока аккумулятора, модель утечки показана на рисунке 3, как показано ниже.