浅谈电动汽车V2G系统中的漏电问题
随着电动汽车的飞速发展,V2G的概念被不断提及,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,当电网负荷过高时,由电动汽车储能源向电网馈电,而当电网负荷过低时,用来存储电网过剩的发电量,避免造成浪费。
随着电动汽车的飞速发展,V2G的概念被不断提及,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,当电网负荷过高时,由电动汽车储能源向电网馈电,而当电网负荷过低时,用来存储电网过剩的发电量,避免造成浪费。通过这种方式,电动汽车用户可以在电价低时,从电网买电,在电价高时,向电网售电获得收益。同时,在遇到突发事件如战争、自然灾害的时候,大量的电动汽车还可以成为应急电站,意义重大。有专家核算过,北京2016年8月最大负荷2077万千瓦,如果电动汽车输出功率为7千瓦,300万辆电动汽车可以实现全城保供电。
V2G的关键技术之一便是双向大功率充电机的研制。对整车厂来说,车载充电机要求体积小,重量轻,成本低,可靠性好,目前主流充电机的拓扑结构由三相不可控整流器和高频变压器隔离DC/DC变换器组成,这种带隔离变压器的充电机体积大,变换效率低,成本较高,所以采用非隔离的充电机是目前的主流发展方向。一种双向大功率充电机采用新的拓扑结构如下图所示。
图1 一种高效高功率因数充电机拓扑结构
它由前级的三相电压型PWM整流器和后级的电流可逆斩波电路组成。后级的电流可逆斩波DC/DC电路,可以理解为由一个Boost电路和一个Buck电路组成的复合电路,该电路不仅能实现电路的正向流动,还能够实现电流的逆向流动,从而实现整个充电机能量的双向流动。
由于采用了非隔离DC/DC拓扑结构,去掉了高频变压器,提高了变换效率,降低了系统成本和损耗,但我们不得不去考虑的一个情况就是整个系统的漏电问题。双向大功率充电机作为一种复杂的电力电子装置,漏电问题难以避免,需要在设计的时候通过良好的控制策略将漏电大小限制在一定范围内,否则不管是对于电网还是器件本身或者是生命财产安全,都有风险。同时,也需要在漏电超出预期时,采用一个基本保护手段来防范漏电的危害。
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