基于V2G的无功功率补偿技术应用研究

张家堂 王琨 马友腾

摘 要：伴随着我们国家经济建设的不断发展，电力行业发展也变得日益壮大，对于建设智能电网的技术也提出更高标准的要求，特别是在传统无功功率补偿技术的使用中，不管是补偿设备方面或者是手段上都存在着不足，要求把V2G技术使用在补偿控制和瞬时无功检测里面，便于控制电网负荷率和降低备用发电量。此文是研究V2G作为基础的无功功率技术研究，并且验证可行性。

关键词：V2G技术；无功功率；补偿技术

在经济发展的大条件下，环境生态问题受到了热烈的追捧，被人们所关注，V2G技术凭借自身优势受到广泛使用，自身可以直接提取电流，有着移峰填谷的用处，还可以利用自身电池特点向电网方向定向移动。将V2G技术使用到电力系统中是符合现代智能电网建设的要求，尤其是对实现家庭负荷无功的补偿目标有着重要意义。

一、在电力系统中V2G无功功率补偿技术应用的必要性

（一）传统技术存在的问题

无功功率补充技术是为了解决无功功率的分布情况，在现代电力系统中受到广泛使用。可是我国电力飞速发展，电力问题逐渐显现出来，虽然无功功率技术受到人们认可，作用显著，但是也存在着问题，详细内容有：

传统无功功率技术使用存在着明显缺陷，主要表现在补偿手段、无功倒送等方面。[1]在我国电力系统使用无功补偿技术存在着局限性，主要是要遵照就地补偿的守则，没有全面考核技术能量消耗；在电容器中抵抗使用时间幅度缩减，破坏了电容器，阻碍着无功补偿技术的使用。在电力系统使用过程中，认识片面、无功倒送现象比较常见，同时静止无功发生装置有较慢响应速率，导致增加了额外成本。

（二）使用V2G无功功率补偿技术的优势

在如今面临着环境污染和能源双重問题的情况下，电动汽车有着快速的发展速度，使用范围也逐渐广泛。电网和电动汽车能量之间的转换逐渐加深，借助全面研究，提出了V2G的理念，而以V2G概念为基础的无功率补偿技术有着独特优势，展现了其移峰填谷的用处，加速提升电网负荷率，并且控制电网备用的发电量需要，减少了用户的费用。同时在用户负荷增长的情况下，有了多元化特征，并且无功功率和高次谐波受到广泛关注，通过无功式补偿方法，降低两者间影响。使用无功功率补偿装置在电动汽车上，把V2G优势发挥出来，在此条件下，电动汽车能够实现并网和充电，也能够改进配电网质量。

二、验证无功功率补偿技术实验

（一）构建无功功率模型

将家庭供电系统作为参考，在构建系统模型里面对于终端符合可以选择电动汽车，并且需要在模型里面把家庭供电系统的电网侧、负载侧融进里面，同时也要考虑到电动汽车、侧电压等内容。[2]然后是补偿装置结构设计要按照V2G特征去选择保护电路、电池侧所构成的拓扑结构。在处于充电情况时，要使用电池侧的Buck方式运行。假如拓扑结构处在并网情况，可以调整电池侧和电网侧变换器，但是电网侧以逆变状态进行，装置里面的中间保护电路是限制直流母线典压泵的。

（二）研究瞬时无功检测和控制

使用无功功率检测在单项电路里是技术重点，可以引进虚拟三相法计算瞬时无功，快速检测到电流和谐波。在瞬时无功控制方面，无功功率补偿原理作为依据，确保电动汽车可以补偿无功功率，这样便可以让电网侧的电压和电流保持一致状态。通常检测电流通常是未知数，假如使用比例积分控制无功，则无法满足准确掌握稳定性的要求。对此要使用无差控制方法，可以使用在V2G无功补偿中，控制原理要按照输出反馈信号计算出PWM信号，然后使用PWM信号控制变换器开关，结果获得波形。相关的结构框图见下图。

无功补偿控制系统结构框图

（三）验证结果

为验证瞬时无功检测和控制实验效果，要在单相220V的系统里面接进PHEV，并且连接阻感负载，其中设置电阻是12欧姆，电感设置在0.010H，与此同时若变换器开关频率控制在9千赫兹，直流电线电压在360V，电池电压为100V。分析实验结果可知，使用V2G技术后，功率因数要控制在0.9650左右，功率因数通常是1，并且呈现出平滑电流曲线，这足够显示V2G为基础的无功功率补偿技术能够得到好的补偿效果。

三、实验结论

（1）改善配电网电能质量的有效措施是无功功率补偿，使用V2G技术不但能够让无功功率就地补偿得到实现，还能够延伸V2G技术使用范围，在考虑电动汽车规模化使用后，这种技术对于电网发挥有着重要的用处。

（2）对于变化指令数值，要选用被控对象准确的数学模型无差控制，这样能够让其达到理想效果。

（3）对于单相电路来说，使用瞬时无功功率理论，通过pq检测法能够准确、快速分解出负荷电流中的无功、有功分量。

（4）此篇文章只考虑到电动汽车在接到电网时的状况，忽略了多辆电动汽车同时接入的情况，对于控制多辆汽车一起接入无功功率协调依旧有待解决。

四、结语

改善配电网电能质量，需要充分发挥出无功功率的使用，但引入V2G技术之后，不仅可以解决电网备用发电容量的情况，也能够在无功功率的补偿方面收获效果，加速提升电网负荷率。在实际使用V2G技术的过程里面也要考虑当同时接入多辆汽车需要怎么控制和分配无功功率问题，保证可以在智能电网建设中发挥重要用处。

参考文献：

[1]满洲，郭春林，裴鑫，胡德权.基于V2G的电动汽车无功功率补偿技术[J/OL].现代电力，16[20180610].

[2]邱军，王楚迪.电力系统无功功率补偿技术发展研究[J].电气开关，2015，53（01）：4953.