电动汽车充电站的谐波特性及抵消问题研究

电动汽车的发展和普及离不开充电站的建设,而充电站中的充电机为非线性负荷,会对电网产生谐波污染。因此,开展充电站谐波问题的研究具有实际意义。建立了某一参数下的不控整流型充电机和充电站的模型,重点研究了各台充电机在同一功率及不同功率两种运行情况下,各次谐波电流含有率HRI、电流总谐波畸变率THD和电流总需求畸变率TDD随充电机台数增加的变化规律,最后分析并仿真验证了充电机之间的谐波抵消机理。仿真表明,当充电站内的各台充电机均运行在同一功率下时,各台充电机所产生的谐波电流完全相同,并不存在谐波抵消现象;在充电机台数相同的情况下,不同功率时的各次谐波电流幅值及总需量畸变率均比相同功率时减小,其中一方面原因是由于谐波抵消的发生。此外通过仿真发现,高次谐波的抵消程度相对较大。     

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。     

电动汽车充电机对电能计量的影响

建立考虑线路阻抗和配电变压器的电动汽车充电机模型,仿真分析了充电机直流大功率充电和脉冲充电对电能计量的影响。仿真分析结果表明:恒流充电时充电机向电网注入谐波功率,注入功率的大小随充电功率和线路阻抗的增大呈上升趋势,但总体上占基波功率比值很小,为0.012%,对电能计量造成的影响有限;充电功率变化时谐波功率的特点与恒流充电时基本相同;脉冲充电方式下,谐波电流受脉冲充电频率影响较大,高频脉冲充电时含有大量偶次谐波与间谐波,采用积分算法原理进行电能计量的误差大于0.5%。     

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。     

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。     

电动汽车充电桩对电能质量和电磁环境的影响

通过研究电动汽车充电原理,分别建立了交流和直流充电桩电路模型,分析了多台电动汽车充电时对电流谐波畸变率和功率因数的影响;建立了电动汽车充电桩传导和辐射EMI噪声模型,分析了噪声生成机理及其传输路径。理论分析与实验结果表明,随着充电台数的增加,交流充电桩的电流谐波畸变率增大、功率因数不变,直流充电桩的电流谐波畸变率不变、功率因数增大,且直流充电桩频段在25 Hz~1 kHz和5~50 kHz时产生强烈的EMI噪声。     

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。     

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。     

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。     

电动汽车直流充电机负荷特性及建模与应用

直流充电机系统作为一种重要的能源补给设备,对于电动汽车推广应用具有重要的基础支撑作用。文章通过分析电动汽车直流充电机的系统结构和工作原理,研究建立了直流充电机负荷模型。通过分析充电机交流侧和直流侧的动态过程,理论推导了充电机在吸收电力系统基波功率的同时,会产生一定规律的谐波电流注入。通过研究单台充电机及多台充电机的多谐波源网络模型动态特性,研究了充换电站作为电力系统一个公共耦合点(PCC)所表现的谐波迭代效应。仿真建模和实测结果表明,充电机作为一种新型的非线性负荷,表现出稳态谐波源特点。     

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。     

电动汽车交流充电桩谐波分析及谐波抑制研究

交流充电桩是家用电动汽车主要的能源供给设施,利用车载式充电机为动力电池充电。随着电动汽车充电站日益增多,其产生的谐波污染也越来越严重。搭建了单相车载式充电机的完整模型,详细分析了其谐波特点和充电机台数变化对谐波含量的影响。针对充电桩的谐波问题,将有源电力滤波技术应用到交流充电桩中。在所搭建的仿真模型中,针对单相车载式充电机的负载特性,采用传统PI控制与重复控制相结合的复合控制方法,新型交流充电桩有效地抑制了车载式充电器谐波,提高电网侧电能质量。     

基于不同整流装置的电动汽车充电机比较

电动汽车充电站的主要设备之一是充电机,充电机是由整流器、直直变换器等装置组成的电力电子设备,接在城市电网和电动汽车之间会对城市电网产生谐波污染.为了消除和抑制谐波污染.有必要分析各种充电机的谐波大小和变化趋势.本文使用电力系统软件PSCAD,建立了不控整流充电机、十二脉波整流充电机和PWM整流充电机的模型,从接入系统产...     

电动汽车充电站谐波分析

在电力系统中电动汽车充电机为非线性负荷,大型充电站有很多这类充电机,所产生的谐波对电网造成极大的危害,为了抑制谐波以得到较好的电能质量必须对大型充电站产生的谐波进行预测。首先建立单个充电机谐波分析数学模型,利用商用电动汽车充电机收集的数据对谐波电流进行计算,再利用概率统计学大数定律和中心极限定理,建立多谐波源谐波分析数学模型,研究多个电动汽车充电机产生的谐波电流及其概率特性。研究表明,利用概率统计学理论可以预测多谐波源产生的谐波电流。该研究结果同样适用于其他多个非线性负载产生的谐波电流的分析。     

基于实测数据的电动汽车充电站电能质量分析方法

电能质量检测分析是研究电动汽车与电网互动的前提和基础.而现有工作大都没有采用真实的数据进行充电站电能质量评估研究,已有的实测数据研究中时间分析尺度多为分钟级,且缺乏对不同类型充电站进行差异特性对比分析.为此提出一种基于实测数据的电动汽车充电站电能质量分析方法.首先通过充电平台数据可视化,提取综合充电站和公交充电站的实际...     

充电桩网侧谐波补偿分析

针对由电动汽车充电桩中非线性装置产生谐波电流等引起的电能质量问题,阐述了APFC校正下由于传统的平均电流控制策略会使网侧电流含有低次谐波分量,导致输入电流仍存在较大失真,使系统的功率因数难以进一步提高。在此基础上,分析了充电桩中谐波产生的机理,提出了在指令电流中加入三次谐波补偿进一步对谐波抑制,并从原理上分析了其可行性与有效性。最后通过MATLAB/Simulink仿真并搭建硬件平台,仿真和实验结果表明:采用该策略进一步提高了电能质量与网侧的功率因数,具有较好实用性。     

基于电动汽车无功补偿的配电网电压调控策略

大规模电动汽车充电负荷将加重局部配电网节点电压偏离标称电压程度,且在时间和地点上具有随机性,传统无功补偿方式虽能解决上述问题但经济性较差。因此,提出了一种基于电动汽车无功补偿的电压调控策略,该策略通过有效调节充电机的运行功率因数,对节点进行无功补偿的同时改变充电有功功率,从而在保证节点电压安全稳定的同时又不降低配电网经济性。通过分析符合国内一二线城市特征的工作区域的出行行为特性和充电机变功率因数运行特性,计算了充电机运行功率因数的可调控范围,进而提出了以接入某节点的所有电动汽车充电机运行功率因数为优化变量,以减小节点电压与额定值差距、减小电压波动、电动汽车单位时间段内充入电量尽可能多为优化目标的节点电压调控模型,并采用免疫优化算法对该模型进行求解。最后以实际局部配电网为例,通过仿真验证了该策略的有效性。     

基于新型四开关逆变器的集成式电动汽车充电器

对基于新型四开关逆变器的集成式电动汽车充电器进行研究。这种充电器通过重复利用逆变器、电机绕组、传感器以及控制和驱动电路,大幅降低了电机驱动和电池充电系统的成本、重量和体积。在分析集成式充电器的运行原理,并提出了其运行于电力拖动模式和电池充电模式时所采用的调制和控制策略,并在此基础上搭建了仿真模型。仿真结果表明,当这种集成式充电器运行于电力拖动模式时能够在电机绕组上产生正弦电流,使电机正常旋转;当其运行于电池充电模式时,能对电池进行充电,输入功率因数接近于1,输入电流谐波含量较低。