电动汽车充电站仿真模型及其对电网谐波影响

电动汽车的普及与推广将引致对大功率充电设备的大量需求,采用现代电力电子技术的大功率充电机是高度非线性的用电设备,对电网产生的谐波影响不容忽视。其产生的谐波主要来自充电机的整流装置,基于此,论文从适应于大量电动汽车充电需求的合理充电技术和合理充电规模问题出发,分别建立单台充电机和充电站仿真模型,仿真分析单台和多台充电机工作时对电网电能质量的影响,重点研究各次谐波电流含有率、电流总谐波畸变率和功率因数随电动汽车充电功率的变化规律及其随充电机台数增加的变化规律。仿真结果表明:大功率充电时,随着充电机台数的增加,各次谐波电流含有率呈减小的趋势,小功率充电时,随着充电机台数的增加,各次谐波含有率变化较平缓;电流总谐波畸变率随充电功率的增大和充电机台数的增加呈减小趋势,而功率因数的变化则由充电功率与充电机数目的耦合机制决定。     

采用三相不可控整流充电机的电动汽车充电站 谐波放大效应分析与计算

电动汽车充电站并联有源滤波器工作时,可能引起流过充电站集电母线的充电电流谐波出现放大效应。针对谐波污染最严重的三相不可控整流充电机,研究充电站各次谐波电流与谐波电压的耦合关系,定义电动汽车充电站总谐波电流放大系数,提出一种充电站集电母线电流谐波放大程度的量化方法。该方法实现了电流谐波放大效应的解析计算且具有较高精度。在此基础上,探讨谐波放大系数随充电机台数、有源滤波补偿率及相位差等因素的变化规律,为有源滤波器容量配置与控制设计提供依据。     

采用三相不可控整流充电机的电动汽车充电站谐波放大效应分析与计算

电动汽车充电站并联有源滤波器工作时,可能引起流过充电站集电母线的充电电流谐波出现放大效应。针对谐波污染最严重的三相不可控整流充电机,研究充电站各次谐波电流与谐波电压的耦合关系,定义电动汽车充电站总谐波电流放大系数,提出一种充电站集电母线电流谐波放大程度的量化方法。该方法实现了电流谐波放大效应的解析计算且具有较高精度。在此基础上,探讨谐波放大系数随充电机台数、有源滤波补偿率及相位差等因素的变化规律,为有源滤波器容量配置与控制设计提供依据。     

计及时序特性的电动汽车快充充电站谐波分析

为了定性定量分析电动汽车大规模、高密度接入引起的电网谐波问题,提出了一种电动汽车快充充电站谐波分析模型。在综合考虑充电模式、电池特性、用户驾驶行为习惯的基础上,建立了快充充电站功率时序概率密度函数;然后,结合考虑充电机拓扑结构的谐波解析表达式,建立了计及时序特性的电动汽车充电站快充谐波分析模型;最后,以湖北某地区电动汽车充电站相关数据为依据,研究了电动汽车充电站各次谐波及总谐波畸变的时序变化规律。结果表明,电动汽车充电机拓扑结构及数量对充电站谐波特性影响显著,谐波总畸变率(total harmonic distortion rate,THD)呈现明显的时序特性。在规划接入阶段应有意识的选取合适的时段分析,并合理搭配电动汽车充电站内的充电机种类以降低谐波影响。     

中山乐群电动汽车充电站谐波治理方案

针对中山乐群电动汽车充电站存在谐波电流畸变率较高,5、7、11、13次谐波电流超标的问题,从理论上分析了电动汽车充电机工作时产生谐波电流的机理,提出加装并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的谐波治理方案。对加装APF前后的谐波电流含有量测试结果进行对比,发现谐波治理后电流畸变率明显减小,各次谐波电流含有量达到国家标准的要求。测试结果说明该谐波治理方案有效、可行。     

多接入电动汽车充电桩对电网谐波的影响研究

因多台电动汽车充电桩并网时产生的谐波问题相较于单台要复杂得多,故建立多台电动汽车充电桩接入配电网仿真模型进行研究,分析多台充电桩与电网之间的交互影响,主要分析各次谐波电流幅值随充电桩台数增加的变化规律及考虑背景谐波后的变化规律。仿真结果表明:随着电动汽车充电桩台数的增加,单台充电桩输出的各次谐波电流幅值呈减小的趋势,接入点各次谐波电流幅值呈增加的趋势;背景谐波电压的存在使得电动汽车充电桩各次谐波发生更严重的畸变。最后通过仿真数据与实测数据的对比,验证了结论的正确性。     

电动汽车充电谐波水平评估及治理方案研究

电动汽车的快速发展势在必行,其接入电网会产生大量谐波,且多位于配网末端,给配网电能质量提出严峻挑战,因此有必要对电动汽车充电设施进行建模仿真,评估其谐波影响水平。本文利用Matlab/Simulink设计了充电机接入电网模型与无源滤波器模型,建立了三相桥式不控整流充电机及无源滤波器的仿真模型,使用快速傅里叶变换进行了滤波前后谐波电流仿真分析。采用无源滤波器后电网侧各次谐波电流显著减少,电流总谐波畸变率和各次谐波电流含有率都有降低。     

电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制

电网电压不平衡下光伏发电不脱网运行会使三相光伏逆变器产生显著的谐波电流。本文对不平衡电压下光伏发电功率控制进行研究,分析其电流谐波总畸变率和各次电流谐波特性;推导光伏发电功率波动、总谐波畸变率和奇次谐波电流有效值解析表达式,考虑光伏发电注入电流谐波和功率波动的限制,提出了两种功率控制调节系数算法,建立电压不平衡下光伏发电的谐波电流抑制策略。通过PSCAD/EMTDC仿真结果验证了该方法的可行性。     

电动汽车车载充电机接入住宅区配电网谐波研究

分析了车载充电机接入小区低压配电网产生的谐波特征。基于Simulink平台建立了含车载充电机的住宅区传统三相配电网和新型单相配电网仿真模型,结合对配电变压器阻抗特性的研究,对比分析了2种配电模式下不同数量电动汽车接入充电产生谐波的变化规律。结果表明:随着车载充电机接入数量增多,2种配电模式下的谐波电流变化平缓,但电压畸变率均明显增大;在相同数量充电机接入情况下,配电容量越大,系统电压畸变越小;单相配电的电压谐波畸变较三相配电可增幅70%以上,对谐波耐受力较差。     

结合仿真与解析方法的电动汽车充电谐波特性研究

本文结合仿真与解析2种手段对充电机谐波特性进行深入分析。首先依据实测数据描述了充电机的负荷特性,然后在建模仿真的基础上,分析了单台充电机充电、多台充电机同步和非同步充电时的谐波电流特性。并基于叠加原理对多台充电机同步充电所产谐波电流进行了解析计算,揭示了多台充电机充电时的谐波抵消现象,给出了计及谐波抵消效应的谐波电流近似计算方法。     

电动汽车充电站谐波特性分析与APF应用研究

为了抑制电动汽车充电站引起的谐波问题,在分析谐波产生的特性的基础上,选取APF对充电过程中产生的谐波进行治理。首先,指出电动汽车充电站中具有非线性特性的装置接入导致大量谐波注入到公共电网,危害电网的安全稳定运行;然后,搭建电动汽车充电机模型和含多台充电机的充电站模型,分析充电站内谐波电流的特性;提出采用APF装置对充电过程所产生的谐波进行抑制,并具体设计了指令电流运算电路和补偿电流生成电路。最后,通过Matlab仿真算例验证了所提治理措施的可行性和有效性。     

基于充电方式的充电站多源谐波特性分析

充电站中的大量非线性负荷所产生的谐波会对电网及其设备造成一定的影响,而只有明确了充电站谐波特性才能开展有效的措施。根据充电桩的结构和电动汽车充电方式,研究了单台不可控型充电机与PWM全控型充电机在不同充电阶段的谐波特性;并对多台充电机同时运行时谐波的变化规律进行了深入分析和仿真验证。研究了充电站谐波变化特性曲线及其规律,为谐波治理以及充电站的优化运行提供了理论依据。     

电动汽车三相不控整流充电机频域谐波模型

电动汽车充电站的谐波污染主要来自充电机前级的不控或相控整流电路,针对采用无源功率因数校正的三相不控整流充电机,分析其在充电电流连续和断续模式的工作原理,根据充电过程中电压和电流平衡方程,推导充电机的频域谐波耦合导纳矩阵,并由充电等效电路得到不同模式下的谐波导纳矩阵参数,由此建立电动汽车充电机频域谐波解析模型。该模型将充电机时域非线性特征转换成频域线性导纳矩阵,以表征其各次谐波电流与机端各次谐波电压的耦合关系。最后,通过仿真和实验分析验证了该模型的正确性。     

电动汽车充电站对电网谐波影响分析

介绍了电动汽车充电站对电网电能质量的影响及充电站GTBC-500200直流充电机采用BMS(电池管理系统)充电方式.分析了充电站充电过程电压、电流谐波变化.提出了充电站治理谐波措施及通过采用APF-100有源滤波装置,可实现降低电压、电流谐波畸变率目的.     

奥运汽车充电机对配网电能质量影响研究

根据奥运电动公交车充电站运行情况,对供电线路进行了相关测试,通过实验方法来研究电动汽车充电机运行对供电系统的影响。在充电过程中,考虑到充电机在不同时刻和不同规模的情况,以及充电机在有源滤波器工作和补偿电容工作等情况对供电系统的影响,实验中采取了随机抽取机组和分时段测试的办法进行了处理;随后在测试的数据中,筛选具有典型特征的谐波信息与国家公布的谐波标准进行了比较,得到了如下结论:奥运汽车充电机充电过程中主要产生奇次谐波;随着谐波次数的增加,各次谐波分量呈减少趋势;充电机在正常稳定运行时,各次谐波的含有量接近一定值。     

电动汽车高频充电机的谐波特性分析

电动汽车充电机作为非线性负荷大量接入电网会对电网提出很多新的挑战,将会对电网造成谐波污染。本文首先分析了高频充电机的功率需求,建立功率需求模型,在此基础上分析充电机功率特性和谐波电流的组成及其影响因素,搭建充电机接入电力系统的谐波分析模型。运用Matlab的Simulink和Sim Power Systems工具箱面向系统电气原理结构图的仿真方法,对系统进行了仿真分析,得到了单台高频充电机所产生的谐波的规律和特点。为预测充电站谐波污染情况,采取合理谐波抑制措施提供理论基础。     

电动汽车充电站入网谐波分析

为了研究电动汽车充电站产生的谐波电流对电网的影响,建立了单台三相不可控整流充电机模型,分析了多台充电机的谐波特征。分析结果表明,谐波治理装置对电动汽车充电站产生的25次及以上的谐波的治理效果并不明显,这些谐波电流流入电网后会产生谐波放大现象。因此,通过建立配电网谐波潮流模型和输电线路谐波阻抗精确模型,给出谐波电流放大倍数计算公式。利用理论分析结果和谐波电流放大倍数计算公式,分析电动汽车充电站对系统各节点的电流和电压的影响。对IEEE 14节点系统进行算例分析,结果表明:节点与谐波源的电气距离越近,节点电压变化越大;电动汽车充电机产生的高次谐波流入电网后,存在明显的放大现象,应予以重视。     

高铁谐波对牵引变压器220 kV侧的影响规律研究

高速铁路特殊运行方式会产生大量的谐波,谐波会通过牵引变压器传入主网220 k V侧,对主网的影响值得深入研究。文中在牵引变电所现场测试谐波数据的基础上,建立基于实测数据的谐波源模型,通过仿真计算总结了高铁谐波对牵引变压器220 k V侧的影响规律。当高铁谐波传递至220 k V侧后,各次谐波有效值有不同幅度降低;谐波含有率也有不同的变化,3、5次谐波电流含有率均有增加,7~50次奇次谐波电流含有率均有所降低。当T线谐波电流相位与F线谐波电流相位的差值不同时,对220 k V侧影响也不同,当相位差在10°~50°内增加时,220 k V侧3、5、7次谐波电流含有率和总谐波畸变率均降低,当相位差在50°~90°内增加时,220 k V侧3、5、7次谐波电流含有率和总谐波畸变率均上升。算例结果表明,该研究方法简便明了,且计算误差在允许范围内,对高铁谐波治理有着重要参考意义。     

电动汽车充电机谐波抑制工作机理的研究

电动汽车充电机作为非线性负荷,在充电过程中会产生大量不规则谐波,影响电网电能质量。根据其产生的谐波特点,研究利用有源电力滤波器(APF)抑制相应谐波的工作机理,采用空间矢量与滞环相结合的控制策略,建立了充电机谐波抑制系统的Matlab仿真模型,分别对单台充电机和多台充电机运行时的谐波抑制进行了仿真研究。仿真结果表明,充电机系统在单台或多台、稳态或暂态情况下,APF都能有效抑制谐波。     

单相变压器直流偏磁试验与仿真

6台单相变压器组成三相组式变压器，分别对变压器开路、低功率三相四线制对称负载、低功率三相四线制不对称负载、低功率三相三线制不对称负载和额定功率下三相四线制对称负载5种情况下的变压器一次绕组电流、一次和二次绕组电压就不同直流入侵情况下进行了测量。研究变压器以上5种工作状态下，直流入侵导致的励磁电流和一次绕组电流畸变和谐波分布、一次绕组电流峰值和各次谐波与直流电流的关系曲线、不同运行方式对直流偏磁的影响。试验发现，变压器直流偏磁将导致空载电流畸变，空载电流峰值及各次谐波随直流电流的增加直线上升。谐波阶次越低，增加速度越快。变压器负载情况下，功率越大，奇次谐波随直流的变化增加速度越慢，偶次谐波增长速度基本不受负载的影响。利用非线性磁滞回线与励磁电流波形的关系，对试验模型进行了仿真计算，同时得到了变压器铁心无直流偏磁和有直流偏磁下的磁滞回线。计算模型建立在Jiles-Atherton理论基础上，计算与试验吻合较好，验证了变压器非线性模型的有效性和正确性。