电动汽车充电技术专题︱基于T-S模糊控制器的电动汽车V2G智能充电站控制策略
中国电工技术学会定于2016年7月10~11日在北京铁道大厦举办“2016第十一届中国电工装备创新与发展论坛”，主题为“电工行业十三五规划研究与解读”，并设“智能制造与电工装备行业的转型升级”“智能开关设备的关键技术与最新发展”两个分论坛。
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湖南大学电气与信息工程学院的研究人员刘东奇、王耀南、申永鹏，在2016年第2期《电工技术学报》上撰文，提出一种基于T-S模糊控制器、用于实现电动汽车接入电网（V2G）技术的电动汽车智能充电站控制策略，阐述了该智能充电站的结构和原理，研究电网在不同负荷状况以及电动汽车在不同荷电状态下，进入智能充电站的每一辆电动汽车和电网之间的功率流向关系。
仿真结果表明，所提出的控制策略可以有效地根据电网负荷情况和每辆电动汽车的荷电状态实现功率的双向智能分配，从而保障电网的稳定性、提高电网效率。
近年来，全球石油资源递减、环境恶化以及温室效应的形势日益严峻，对人类社会的可持续发展提出重大的挑战。节能减排技术日益受到世界各国的重视，交通能源转型也势在必行。电动汽车（Electric Vehicle, EV）作为一种能量利用率高、无污染、低噪声和零排放的绿色交通工具，被认为是未来汽车工业发展的主要方向[1]。
目前，可再生能源发电系统正在被大量地接入电网[2]。由于可再生能源发电的不连续性，迫切需要其他能量贮存系统辅助电网接纳波动性可再生能源，从而保障电网频率和电压的稳定。电动汽车具有接纳波动性可再生能源潜力的能量存储设备，当电动汽车的数量足够大时，其巨大的电池容量足以平抑分布式电源接入对电网产生的扰动[3]。
大量的电动汽车接入电网将带来新一轮的负荷快速增长，对于用电负荷峰谷差日益加大的电力系统而言，增加了巨大的供电压力。在电动汽车无序接入电网的情况下，大量电动汽车的充电要求必然将加剧现有的电压跌落、支路容量不匹配等问题[4]。因此，如何控制能量在电动汽车与电网之间有序流动，使其能够在电网负荷低时集中存储电网富余的发电量，在电网负荷高时由电动汽车向电网馈电，同时又能兼顾汽车自身的能量存储状态，满足车主日常的行驶需求，是具有非常重要学术意义和现实价值的研究课题。
文献[5]详细阐述了电动汽车接入电网（Vehicleto Grid，V2G）技术的发展对电网产生的影响。文献[6]提出了一种适用于电动汽车充放电的计价策略。在电动汽车充放电管理策略上，文献[7]提出了一种基于凸松弛法的电动汽车充放电优化调度策略，但这种方法计算量大，在大量电动汽车同时接入的情况下实时性较差。
文献[8,9]提出了基于Mamdani型模糊控制器的充电站控制策略。然而，由于Mamdani型模糊系统输出的结果不连续，因此不利于精确的数学分析，存在输出模糊误差。Takagi-Sugeno（T-S）型模糊系统则不然，T-S模糊规则中，“if”部分是模糊的，“then”部分是确定的，其输出为各输入变量的线性函数。T-S型模糊控制器提供了一个精确的系统方程，为系统的分析和设计带来了方便，并且无需解模糊，不存在由于输出模糊空间划分有限带来的模糊误差，系统控制准确度高[10]。
本文利用T-S型模糊控制器的特点，提出了一种新型电动汽车V2G智能充电站控制策略，从整体角度对该智能充电站进行设计并完成仿真分析。仿真结果显示，该方法可以有效地控制功率在每一辆电动汽车和电网之间的双向流动，在保障电网稳定、提高电网效率的同时，可兼顾车主对电池电量的要求，提高充电站的实用性。
图2 电动汽车V2G智能充电站结构
结论
本文针对大量电动汽车接入电网对电力系统带来的增大电力峰谷差、加剧电压跌落等问题，提出一种可以自由调节电能在电动汽车和电网之间传输方向，从而辅助电网进行调峰等服务的新型电动汽车V2G智能充电站。
本文根据T-S型模糊控制器的特点，从V2G智能充电站的总体结构出发，对其每一部分的控制策略进行详细的分析与设计，通过监测电网电压，智能地调节逆变器的给定功率，从而实现对每一辆电动汽车充放电功率的控制。
仿真结果表明该方法可以有效地控制功率在每一辆电动汽车和电网之间的双向流动，在保障电网稳定、提高电网效率的同时兼顾了车主对电池电量的要求，提高了充电站的实用性。
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