利用有源滤波功能的新型电动汽车交流充电桩

交流充电桩是家用电动汽车主要的能源供给设施,利用车载式充电器为动力电池充电.国家电网公司现行标准中明确规定交流充电桩的功能,并没有考虑到车载式充电器的谐波对电网的影响.为此,针对目前交流充电桩无法抑制车载式充电器电流谐波的不足,提出将有源电力滤波技术应用到交流充电桩的设计中,构成功能更加完善的新型交流充电桩.在所搭建的实验样机上,针对两种负载特性的车载式充电器,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.实验证明,采用有源电力滤波技术的交流充电桩在提高了电网侧电能质量的同时,还可以减少谐波对电能计量与计费系统的影响,保证充电通信系统的稳定性.     

一种单相交流充电桩有源滤波器研究

目前常见的车载充电机多采用不可控整流实现AC/DC变换,因此造成电网的谐波污染。基于交流充电桩的负载特性分析,设计一种可应用于单相交流充电桩的有源电力滤波器。在此基础上针对传统PI控制器对非阶跃信号存在静差,以及准PR控制器高频段控制精度较差的问题,研究一种改进的双零点PR控制方法,经搭建的样机模型与仿真验证,采用改进的双零点PR控制方法,可有效地抑制车载充电机的谐波电流,提高电网侧电能质量。     

基于有源滤波的单相交流充电桩谐波治理研究

目前交流充电桩应用广泛,随着充电桩日益增多,其产生的谐波污染也越来越严重。针对单相交流充电桩谐波治理问题,将有源滤波技术应用到交流充电桩中。根据充电桩特性采用单相并联有源滤波器(PAPF)。对基于瞬时无功功率理论的单相谐波检测法进行探究,并结合最小均方(LMS)与最小四阶矩(LMF)自适应算法提出一种新型定步长自适应低通滤波器用于提高谐波检测性能。控制环节采用结合重复控制的内外环复合控制策略完成稳压控制、谐波追踪及补偿。基于Matlab/Simulink仿真分析低通滤波环节输出的波形并搭载样机实验,结果验证该算法可提升谐波检测性能。建立单相PAPF系统仿真并通过快速傅里叶变换(FFT)分析系统谐波补偿能力,结果证明单相PAPF可有效治理谐波,使总谐波失真(THD)降至5%以下。     

PWM整流型电动汽车充电机的谐波与超高次谐波分析

随着电动汽车及其充电桩的快速增加,电动汽车充电机将成为电网中一类重要的非线性负荷。新型充电机多采用单位功率因数的PWM整流器,功率因数高,但是会产生40次以上的超高次特征谐波,PWM调制死区的存在也会导致网侧电流出现低次非特征谐波。本文从理论上分析了基于PWM控制的新型充电机的谐波特性,并通过仿真和充电站的实际测试结果证实了新型充电机的谐波频谱特征。     

考虑电能质量的典型小区电动汽车接入研究

随着在民用住宅区停车场建设的交流充电桩数量的增多,电动汽车充电对民用住宅区配电网的规划与建设的影响也在增大。讨论了不同电气特性的充电机在交流供电模式下的不同特性;对电动汽车充电机接入不同类型民用住宅小区进行仿真研究。通过对小区配电网谐波含量、三相不平衡度及电压偏差等电能质量指标的分析,对含电动汽车充电设备的民用小区供电方式进行了评价,并对电动汽车充电机的性能指标提出了要求。     

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。     

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。     

专利快讯

<正>专利名称:一种电动汽车三相充电机谐波模型的建模方法专利申请号:CN201310533127.5公开号:CN103532205A申请日:2013.10.31公开日:2014.01.22申请人:重庆大学本发明公开了一种电动汽车三相充电机谐波模型的建模方法,包括根据三相不可控桥式整流等效电路,推导电动汽车充电机交流电流的时域表达式;根据所得的两种工作模式下充电电流,构建三相充电机谐波耦合导纳矩阵;将时域交流电流与充电机的电压相结合,提出模型参数的确定方     

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。     

不同充电模式下电动汽车充电站的仿真与谐波分析

当前越来越多的电动汽车充电设施接入电网,不同充电模式的充电设施接入电网产生的谐波污染将对电网造成不同的影响。对电动汽车充电站内不同充电模式充电机之间的相互影响进行Simulink仿真和谐波分析。首先,建立电动汽车动力电池的仿真模型。其次,建立电动汽车不同充电模式充电机的仿真模型。然后,将动力电池仿真得到的充电曲线直接等效成时变电阻,并作为连续信号直接输入充电机模型进行仿真。最后,在不同充电场景下对不同充电模式充电机进行仿真,分析了不同充电模式的充电机工作时相互影响的谐波规律。     

电动车充电站电能质量监测平台的研究

针对当今电动车充电站对电网侧电能质量的影响,特别是车载电动车动力蓄电池在充电过程中的电网谐波危害以及充电插、拔过程中出现的电压骤升、暂降等问题,设计了以电能芯片ATT7022C与ARM9处理器结合的、Lab VIEW为分析载体的电能质量综合平台。实施结果表明,本系统综合性强,可有效检测出多个电能质量参数及电网谐波变化规律,并为电动车充电站的充电机选择和技术改进提供了依据。     

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到站充电车辆的时序特性。其次通过仿真建模奠定充电机拓扑对谐波特性影响的理论基础,并给出了仿真与实测数据的对比。然后结合相关国家标准对两站实测电能质量指标进行定性和定量评估并比较其优劣。最后基于实测数据设计不同实验场景深入挖掘影响充电站谐波特性的关联因素。结果表明:综合充电站的谐波水平优于公交充电站;电动私家车相比电动巴士车对充电站造成的电流谐波更小。此外充电总功率大小、多台充电桩谐波源之间的谐波相消幅度、电动汽车的入断事件、不同负荷组合等因素都会对充电站电能质量产生影响。该方法为电动汽车充电站谐波监测与治理提供了一种新思路。     

电动汽车非车载充电机谐波分析与仿真

谐波在供电系统中的广泛存在,对电网和电力设备产生了严重的危害.伴随着电动汽车充电站数量的迅速提高,非线性设备和负荷大量使用,使谐波将越来越多地产生.为了抑制谐波以得到较好的电能质量必须对非车载充电机产生的谐波进行评估.首先针对谐波进行理论分析,结合现场实测非车载充电机的运行数据,分别用2种方法对非车载充电机建立了仿真模...     

3kW车载充电机的研究与实现

电动汽车以其显著的节能减排优势成为全球汽车工业的主要发展方向之一。车载充电机是电动汽车的重要组成部分,作为电动汽车动力电池与电网之间的接口,高效率是其最重要的技术指标,同时还应减小其对电网的谐波污染。设计的车载充电机采用AC/DC到DC/DC的两级隔离式电路结构:前级采用基于单周期控制的单相Boost-APFC电路,后级是移相全桥ZVZCS变换器,同时副边辅助电路采用由电容和二极管组成的新拓扑结构,可以进一步提高系统效率。另外,提出单-双环充电切换的控制方法,来满足蓄电池的恒压-恒流充电要求。为验证理论分析的正确性,在Matlab/Simulink环境下对整个系统进行仿真,并采用TMS320F2812控制芯片完成3 k W的样机实验。     

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。     

基于Hotelling模型的充电服务费双寡头联盟定价方法

为了减少电动汽车充电负荷大规模接入对电网安全稳定运行的负面影响,针对含有多主体运营商充电站的充电市场竞争定价问题,提出了基于Hotelling模型的充电服务费双寡头联盟定价方法。首先,分析了多元充电市场中电网公司、充电站运营商和电动汽车用户各自的利益追求。其次,利用Hotelling模型刻画了充电需求受价格引导的分布特性,设计了多元活性充电市场中的充电站运营商充电服务费定价方案。最后,通过仿真算例分析,验证了所提充电服务费双寡头联盟定价方法的有效性。     

电动汽车充电模式对广东电网负荷特性的影响*

针对电动汽车的充电行为将影响和改变系统的负荷特性,对电网发展产生影响的问题,分析了不同类型电动汽车的充电行为,重点研究了即插即充、夜间充电、智能充电等充电模式对广东电网负荷特性的影响,定量模拟计算结果表明,合理利用电动汽车充电负荷和储能特性将有助于降低电网最大负荷和峰谷差,提高电网的利用效率。     

面向非完全理性用户的多元充电站优化调度策略

电动汽车(EV)充电站是为用户提供充电服务并为电网提供能量聚合调节能力的中心,需要在保障用户需求的基础上实现各方利益的均衡。文中立足包含常规负荷、储能及分布式新能源(DRG)的多元充电站(MCS),设计激励用户参与调节的充电价格机制,并分别基于期望效用理论(EUT)和前景理论(PT),建立用户选择的理性和非完全理性模型。采用模型预测控制(MPC)方法,提出了兼顾充电站运营经济性和调节灵活性的调度策略,并通过虚拟变量的设置,将双层优化转化为单层优化,减少了计算时间。基于面向真实人的实验,验证了非完全理性模型在预测用户行为上的优势。优化仿真实验中,文中所提出的融合社会-物理方法的调度模型在电网指令跟随、经济性优化等方面均表现出了良好的性能。     

电动汽车两阶段多目标有序充电策略研究

大量随机性电动汽车充电负荷的接入会对电网安全经济运行等方面产生不利的影响。在统计电动汽车用户出行规律、起始充电时刻等行为基础上,分析了充电站的充电负荷特性。在考虑配电设备运行安全和用户充电需求的前提下,综合充电负荷和原有负荷的特点,建立了以分时电价为基础、以减小负荷波动率和提高运营商效益为目标的两阶段多目标充电模型。提出了基于多种群遗传算法的两阶段多目标优化模型求解方法和有序充电控制策略。以小区充电站为例,验证了两阶段多目标有序充电控制策略在减小负荷波动率、削峰填谷、降低经济成本提高运营商效益等方面的作用。