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。     

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。     

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。     

电动汽车充电谐波电流对配电网损耗影响的研究

电动汽车在充电时会在配电网中引入谐波电流,而谐波电流损耗将导致供电质量的下降.为了研究电动汽车充电谐波电流对配电网损耗的影响,利用相关的理论模型从输电线路与配电变压器二个维度分析了电动汽车充电谐波电流对谐波损耗、谐波畸变比以及损耗比的影响,研究了电动汽车充电谐波电流、充电桩台数与配电变压器损耗之间的关联规律.结果 表明:谐波损耗随着谐波含量的增加而增加,在渗透率不变的情况下,充电负荷越多,损耗越小;谐波含量随着充电桩接入台数的增加而下降,当充电桩台数不变时,低频奇次谐波电流占有更多比例,其中以5次谐波较为显著,对变压器损耗贡献较大.     

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。     

基于空间电压矢量的PWM整流器谐波特性分析

根据SVPWM工作原理的特点,在对PWM整流器数学模型的基础上,利用傅里叶级数得到了网侧电压电流的谐波解析式,并分析了整流器的网侧电压电流在系统不同参数设置下的谐波特性,指出了各次谐波的幅值以及谐波含量随调制参数改变的变化规律.通过仿真对该算法进行验证,给出了不同电感值条件下的网侧电流谐波频谱,仿真分析结果与计算结果吻...     

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。     

污秽与憎水性对复合绝缘子泄漏电流特性的影响

分析泄漏电流与污秽及憎水性之间的关系是实现污闪预警的有效手段。为此基于人工气候室试验,模拟了运行电压下污秽与憎水性对复合绝缘子泄漏电流的影响,揭示了泄漏电流与污秽、憎水性之间的内在联系。结果表明:随着污秽程度的增大,泄漏电流的有效值最大值增大,高幅值脉冲数增多,电压电流相位差从-33.19°变化到接近0,基波含量从98.03%降低到79.89%,其他各次谐波含量整体呈增加趋势。而随着憎水性水平的降低,泄漏电流的有效值最大值增大,高幅值脉冲数增多,电压泄漏电流相位差减小,基波含量从97.56%降低到85.97%,其他各次谐波含量整体呈增加趋势。     

基于谐波解析的电动汽车充电对配电变压器影响概率评估方法

为更加完善地评估电动汽车充电负荷对配电变压器的影响,在分析不同类型电动汽车的充电方式、运行特点的基础上,利用三相整流充电机的谐波耦合导纳矩阵,对电动汽车充电电流谐波进行解析,推导了单台和多台充电机接入电网的电流谐波算法;通过谐波损耗因子量化谐波电流对变压器寿命损失的影响,与多种类型电动汽车充电负荷概率模拟相结合,提出计及电动汽车充电电流谐波的配变顶层油温、热点温度、相对老化率和寿命损失的概率评估方法。根据某电动公交车充电站的配变、本地负荷和充电机数据,分析了不同电动汽车渗透率、充电方式组合下的配变运行特征参数变化规律。结果表明,不合理的不同充电方式的电动汽车比例安排,会对配电变压器的寿命损失造成严重的影响。     

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。     

考虑分段充电的实用型电动汽车概率负荷模型

随着电动汽车发展的规模不断扩大,车辆的充电负荷将成为电网负荷的重要组成.由于自身充电行为的随机性,电动汽车充电负荷难以用传统的负荷模型进行描述.文章针对停车场内的电动汽车充电负荷,提出了一种考虑分段充电特性的实用型充电负荷概率模型.研究了单台电动汽车电流型分段充电负荷模型,在此基础上利用蒙特卡洛抽样模拟多台电动汽车的随机充电过程;通过最小二乘法对模拟的电动汽车充电负荷特性进行辨识,得到等值充电负荷模型参数集;考虑电动汽车进站时刻、充电时长占比等因素,结合分段模型参数辨识值得出各参数的概率分布特性,将停车场的充电负荷等效为一个变系数的负荷模型.利用实测出行规律的统计数据,在Matlab/Simulink中对该模型进行仿真验证负荷模型参数的有效性.仿真结果表明,文章建立的负荷模型简洁清晰地描述了充电行为随机的电动汽车充电负荷特性,可应用于规模化电动汽车充电负荷的实际工程计算中.     

交直流混合微电网中电动汽车充换电系统研究

在电动汽车技术飞速发展和大力倡导节能减排形势下,如何提高电动汽车充换电效率成为研究热点之一。设计了交直流混合微电网电动汽车充换电能量管理系统和双向DC/DC变换器控制策略,并将电动汽车充换电装置与混合微电网储能装置进行有机结合,旨在提高设备利用率和降低系统成本。仿真实验与算例分析结果表明,系统不仅有削峰填谷、节能减排和降低成本效果,也对电动汽车进一步发展有一定的促进作用。     

电动汽车充电设备特点及对电网影响探讨

文章分析了电动汽车充电模式和充电时间的特点,大规模电动汽车充电设备对电网电能质量的影响,提出电动汽车充电站使用中的谐波污染与治理意见。指出为了保护电网安全,需要对接入电网的充电设备建立市场准入机制,减少充电设备对电网的影响。     

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。     

基于随机森林算法的电动汽车充放电容量预测

文中提出一种电动汽车充放电容量的组合预测方法.首先,基于电动汽车历史充电数据和用户参与电动汽车与电网互动(V2G)意愿的调查数据,分析车辆荷电状态(SOC)特性、出行时间特性以及用户对价格的敏感度,建立随机森林分类模型,判断车辆是否参与V2G调度,并对影响用户决策的特征因素进行重要性评估.其次,采用蒙特卡洛方法模拟电动汽车出行和充放电情况,并分别预测充放电容量.最后,以办公区为例进行仿真,对比分析多种充放电模式下的电动汽车充放电行为与负荷分布.所构建的随机森林分类模型的准确率为0.917,能够有效区分V2G计划时段内电动汽车的充放电行为,仿真结果验证了所提预测框架的有效性.     

基于LSTM神经网络的电动汽车充电站需求响应特性封装及配电网优化运行

随着电动汽车的快速增长,大规模电动汽车充电具有随机性、时空耦合性的特点,对配电网运行电压造成越限风险。通过基于价格的需求响应,引导电动汽车在大时空范围有序合理地充电成为重要的技术手段。文章研究基于数据驱动的电动汽车充电站需求响应特性及其参与配电网运行优化调度问题,首先提出单体电动汽车充电模型和计及交通网络拓扑结构的电动汽车行驶特性,建立了区域电动汽车充电站负荷需求响应计算方法;在此基础上,提出了基于LSTM深度神经网络的电动汽车充电站需求响应模型封装方法,得到电动汽车充电站充电成本和充电功率响应之间的映射模型;接着,构建了考虑电动汽车充电站需求响应的区域配电网电压运行优化模型,并采用粒子群算法进行求解;最后,通过对包含3个充电站的33 节点系统的算例对比分析,验证了所述电动汽车充电站需求响应及其参与配电网优化运行方法的有效性,为数据驱动方法解决电动汽车充电和需求响应问题提供借鉴。     

环境温度对电动汽车充电负荷的影响分析

不同环境温度对电动汽车附加能耗、电池性能、行驶路况等影响显著,因而导致电动汽车充电需求的差异。分析环境温度对电动汽车充电负荷的影响,对深入研究充电负荷对电网的影响以及合理的充电设施规划等具有重要意义。提出考虑温度影响的电动汽车充电负荷计算方法,结合电动汽车平均续航里程、行车需求统计数据,采用蒙特卡洛模拟计算不同温度下多种类型电动汽车充电负荷。以广州市电动汽车充电负荷为例进行仿真计算,仿真结果表明环境温度对电动汽车充电负荷有显著影响,相较于常温天气,高温和低温天气条件下电动汽车充电负荷明显增加。不同类型电动汽车的充电负荷受环境温度影响程度不同,每日行驶里程更长的电动公交车充电负荷受环境温度影响更大。