Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2020 - zeszyt 7

Analysis and modelling of failure states in electric vehicle charging infrastructure

10.15199/48.2020.07.03

nr katalogowy: 126969
10.15199/48.2020.07.03

Streszczenie

This paper presents modeling methodology and simulation results of failure states and transients in electric vehicle (EV) charging infrastructure for investigation a potentially dangerous phenomenon that might appear during a typical operation. Transients can occur during normal work and during faults in EV Chargers. The trend in the electric cars suggests that in the future ultra-fast chargers would be the dominant one, therefore the focus is put-on high-power chargers (> 50 kW). During failure states of EV chargers’ transients occurred in network can impact on other chargers or can propagate along power lines and affect other electrical power equipment. Studies and simulations have been carried out using EMTP-ATP software package on the test model circuit especially prepared for this paper purpose.

Abstract

W pracy przedstawiono metodologię modelowania i wyniki symulacji stanów awaryjnych oraz stanów nieustalonych w infrastrukturze ładowania pojazdów elektrycznych (EV) w celu zbadania potencjalnie niebezpiecznego zjawiska, które może wystąpić podczas eksploatacji. Trend rozwoju pojazdów elektrycznych sugeruje, że w przyszłości będą dominowały ultraszybkie ładowarki, dlatego w artykule nacisk położony jest na analizę ładowarek dużej mocy (> 50 kW). Podczas awarii ładowarki stany przejściowe występujące w sieci, mogą oddziaływać na inne ładowarki lub mogą rozchodzić się wzdłuż linii zasilania i wpływać na inne urządzenia elektryczne. Badania i symulacje przeprowadzono przy użyciu pakietu oprogramowania EMTP-ATP w modelowym układzie stacji ładowarek. (Analiza i modelowanie stanów awaryjnych w infrastrukturze stacji ładowania pojazdów elektrycznych).

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Eshani M., Gao Y., Gay S. E., Emadi A., Modern Electric Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles-Fundamentals Theory and Design, CRC, (2004)
[2] Weiss H., Winkler T., Ziegerhofer H., Large lithium-ion batterypowered electric vehicles - From idea to reality, Elektro, Mikulov, (2018), pp. 1-5.
[3] Siwy E., Wpływ mikrogeneracji i ładowania samochodów elektrycznych z instalacji wewnętrznej prosumentów na pracę sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia, Politechnika Śląska, Poland (in polish), (2012)
[4] Dubey S., Santoso S., Electric Vehicle Charging on Residential Distribution Systems: Impacts and Mitigations, IEEE Access, vol. 3, (2015) pp. 1871-1893, doi: 10.1109/ACCESS.2015.2476996
[5] IEC 62196 Standard, Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets – Conductive charging of electric vehicles
[6] Geske, M., Komarnicki P., Stötzer M., Styczynski, Z.A., Modeling and simulation of electric car penetration in the distribution power system – Case study., Proceedings of the International Symposium on Modern Electric Power Systems, Wroclaw, Poland, September, (2011); pp. 1–6.
[7] Zhang C., Chen C., Sun, J., Zheng P., Lin X., Bo Z., Impacts of electric vehicles on the transient voltage stability of distribution network and the study of improvement measures, Proceedings of the IEEE Asia Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), Hong Kong, China, 7–10 December (2014); pp. 1–6
[8] Dharmakeerthi C.H., Mithulananthan N., Saha, T.K., Impact of electric vehicle fast charging on power system voltage stability, International Journal Electric Power Energy Systems, vol. 57, (2014), pp. 241–249
[9] De Hoog J., Muenzel V., Jayasuriya D.C., Alpcan, T., Brazil M., Thomas D.A., Jegatheesan R., The importance of spatial distribution when analysing the impact of electric vehicles on voltage stability in distribution networks, Energy Systems, vol. 6 (2015), pp. 63–84
[10] Zhang Y., Song X., Gao F., Li J., Research of voltage stability analysis method in distribution power system with plug-in electric vehicle, Proceedings of the IEEE Asia Pacific Power and Energy Engineering, Xi’an, China, 25–28 October, (2016), pp. 1–6
[11] Staats P.T., Grady W.M., Arapostathis A., Thallam R.S., A statistical analysis of the effect of electric vehicle battery charging on distribution system harmonic voltages, IEEE Trans. Power Delivery, vol. 13, (1998), pp. 640–646
[12] Gómez J.C., Medhat M.M., Impact of EV battery chargers on the power quality of distribution systems, IEEE Trans. Power Delivery, vol. 18, (2003), pp. 975–981
[13] Jiang C., Torquato R., Salles D., Xu W., Method to assess the power-quality impact of plug-in electric vehicles. IEEE Trans. Power Delivery, vol. 29, (2014), pp. 958–965
[14] Chang X. et al., Research on Dynamic Behavior of Electric Vehicle Converter in power network fault, 14th IEEE Conf. on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), Xi'an, China, (2019), pp. 2333-2337, doi: 10.1109/ICIEA.2019.8834031
[15] Wajahat Khan, et al., Fast EV charging station integration with grid ensuring optimal and quality power exchange, Engineering Science and Technology, an International Journal, vol. 22, (2019), pp. 143–152 18 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 96 NR 7/2020
[16] Deb S., Tammi K., Kalita K., Mahanta P., Impact of Electric Vehicle Charging Station Load on Distribution Network, Energies, vol. 11, (2018)
[17] IEEE Standard, Technical Specifications of a DC Quick Charger for Use with Electric Vehicles, IEEE Std 2030.1.1-2015
[18] IEC 61851-1: Electric vehicle conductive charging system – Part 1: General requirements
[19] IEC 61851-23: Electric vehicle conductive charging system – Part 23: DC electric vehicle charging station
[20] Aggeler A. et al: Ultra-Fast DC-Charge Infrastructures for EVMobility and Future Smart Grids, IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT Europe), Gothenberg, (2010), pp. 1-8
[21] Chen Y., Oudalov A., Integration of Electric Vehicle Charging System into Distribution Network for Island operation support, Microgrid Symposium, (2011)
[22] Magraner J. M., Ultra-Fast DC Charging Stations, ECPE Workshop on Power Electronics for Electric Vehicles, March (2011)
[23] Hao W., Tian A., Gao Y., Ran L., Modeling and Simulation Research on the Influence of Dynamic Process of EV Charging Station on Transient Voltage Stability of Distribution Network, International Conference on Energy, Power and Electrical Engineering, October, (2016)
[24] Blahnik V., Stepanek J., Jara M., Talla J., Ultra-fast charging station for public transport vehicles, IECON 2017 - 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Beijing, (2017), pp. 6658–6662, doi: 10.1109/IECON.2017.8217162
[25] Baszyński M. et. al., Phase - Locked Loop for Grid-Connected Power Electronics Converters, January 2010, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 86(2), pp. 335-341
[26] Dommel H.W.: Electromagnetic Transients Program. Reference Manual (EMTP theory book), Bonneville Power Administration, Portland (1986)
[27] Transformatory mocy oraz transformatory rozdzielcze, Catalogue, Fabryka transformatorów – Żychlin, http://www.ftz.pl
[28] TELEF-FONIKA: Kable i przewody elektroenergetyczne, www.tfkable.com
[29] Gole M. et al., Guidelines for modeling power electronics in electric power engineering applications, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 12, no. 1, (1997), pp. 505–514
[30] Wen W. et al.: Research on Operating Mechanism for Ultra- Fast 40.5-kV Vacuum Switches, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 6, (2015), pp. 2553–2560
[31] Szewczyk M., Kuczek T., Oramus P., Piasecki W., Modeling of repetitive ignitions in switching devices: case studies on Vacuum Circuit Breaker and GIS disconnector, Lecture Notes in Electrical Engineering, Analysis and Simulation of Electrical and Computer Systems, Springer Verlag, vol. 324, (2015)

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2020-7 , nr katalogowy 126969 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2020-7 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2020-7

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma