Discussão sobre esquema de detecção de vazamento no sistema V2G de veículo elétrico

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Com o rápido desenvolvimento dos veículos elétricos, o esquema V2G é constantemente mencionado. Sua ideia central é usar um grande número de armazenamento de energia de veículos elétricos como buffer de rede elétrica e energia renovável. Quando a carga da rede elétrica é muito alta, o armazenamento de energia dos veículos elétricos alimentará a rede elétrica e, quando a carga da rede elétrica é muito baixa, ela será usada para armazenar o excesso de geração de energia da rede elétrica para evitar desperdícios. Sob a tecnologia V2G, os veículos elétricos podem realizar a função de carregamento mútuo com a rede elétrica. Desta forma, os usuários de veículos elétricos podem carregar veículos a preços baixos de eletricidade e vender a energia dos veículos elétricos à rede elétrica a preços altos de eletricidade, de modo a obter renda. Para empresas de rede elétrica, em caso de falta de energia, pode reduzir a pressão de energia e equilibrar a carga da rede elétrica, de modo a garantir a eficiência operacional da rede elétrica.

Uma das principais tecnologias da V2G é o desenvolvimento do carregador bidirecional de alta potência. Para os fabricantes de veículos, o carregador de bordo requer pequeno volume, peso leve, baixo custo e boa confiabilidade. Atualmente, a topologia do carregador principal é composta por retificador incontrolável trifásico e conversor DC / DC isolado por transformador de alta frequência. Este carregador com transformador de isolação possui grande volume, baixa eficiência de conversão e alto custo. Portanto, o uso de carregador não isolado é a direção de desenvolvimento principal no momento. Um carregador bidirecional de alta potência adota uma nova topologia, conforme mostrado na figura abaixo Fig. 1.

Fig. 1 Topologia de um carregador eficiente de alto fator de potência

Ele consiste em um retificador PWM de fonte de tensão trifásica no estágio frontal e um circuito chopper reversível de corrente no estágio traseiro. O circuito Chopper reversível de corrente CC/CC do estágio posterior pode ser entendido como um circuito composto composto por um circuito boost e um circuito buck. O circuito pode não apenas realizar o fluxo direto do circuito, mas também realizar o fluxo reverso da corrente, de modo a realizar o fluxo bidirecional da energia de todo o carregador.

Devido à topologia DC / DC não isolada, o transformador de alta frequência é removido, a eficiência de conversão é melhorada e o custo e a perda do sistema são reduzidos. No entanto, uma situação que devemos considerar é o problema de vazamento de todo o sistema. Como um dispositivo eletrônico de potência complexo, o problema de vazamento do carregador bidirecional de alta potência é difícil de evitar. É necessário limitar o vazamento a uma certa faixa por meio de uma boa estratégia de controle no projeto. Caso contrário, há riscos para a rede elétrica, para o próprio aparelho ou para a segurança de pessoas e bens. Ao mesmo tempo, também é necessário adotar um meio de proteção básico para evitar danos causados ​​por vazamentos quando o vazamento excede a expectativa.

Fig. 2 Circuito piloto de controle de entrada do motor a bordo

A fig.2 acima é interceptada no QC/T 895-2011 carregador de bordo condutivo para veículos elétricos, que reflete o modelo geral da conexão entre a rede elétrica e o carregador. O carregador de bordo fornece energia ao carregador de bordo de veículos elétricos através do cabo de carregamento. O carregador integrado converte a CA conectada em CC para carregar a bateria de armazenamento. Ao alimentar a rede elétrica, a bateria converte CC em CA por meio do carregador integrado e realimenta a rede elétrica por meio do cabo de carregamento. Um protetor de corrente de fuga é instalado dentro do equipamento de alimentação (pilha de carregamento) para proteger toda a rede elétrica e o processo de troca de energia dos veículos elétricos. O protetor de corrente de fuga também é conhecido como protetor de corrente residual (RCD). O RCD é o meio básico de proteção, portanto sua confiabilidade é muito importante.

Como todos sabemos, o sistema de fornecimento de energia tem um sistema trifásico de três fios e um sistema trifásico de quatro fios. A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) estipula o sistema TT, o sistema TN e o sistema it. Ao usar este carregador bidirecional de alta potência, a limitação do transformador de isolamento DC / DC é perdida e a bateria é a primeira a ganhar liberdade, que não é mais isolada do sistema. Portanto, durante o uso prolongado da bateria, se o barramento CC apresentar falha de isolamento, o vazamento será realimentado para o lado CA através da linha PE de aterramento do corpo. Tomando como exemplo o vazamento positivo do barramento CC da bateria, o modelo de vazamento é mostrado na fig.3 abaixo.