电动汽车锂电池快速充电特性的研究

锂电池由于其优越的循环充放电性能、能量密度大、可快速充放电等优点被广泛应用于电动汽车领域。针对目前电动汽车中使用的恒流充电和脉冲充电方法,设计了一个双向的DC/DC变换器对单体锂电池在两种充电方法中的充电效率和充入电量进行了研究。实验结果表明,相比于恒流充电,脉冲充电由于其去极化作用可使电池充入更多的电量。分析了不同的负脉冲占空比对充入电量的影响,得到了选择脉冲时间的考虑因素。     

电动汽车动力电池测试、建模与仿真

电动汽车动力电池是电动汽车充放电关键技术之一,电池性能的优劣直接影响着电动汽车的行驶里程和安全性,进而影响电动汽车的推广和发展。首先对磷酸铁锂电池的特点进行总结,在此基础上采用间歇放电法测试得到了实验测试下动力电池的OCV-SOC曲线,经曲线拟合确定了OCV-SOC模型的参数;建立电动汽车充电的电池组模型,并在PSCAD环境中进行恒流充电仿真,通过仿真与实测对比验证了模型的准确性。     

基于日常片段充电数据的锂电池健康状态实时评估方法研究

实时评估电动汽车动力锂电池的健康状态(stateof health,SOH)对电动汽车的维护至关重要。针对实际应用中电动汽车电池具有放电容量测量不稳定、测试负载重,操作不方便等问题。该文首先研究基于充电容量计算电池健康状态的可行性。然后,建立充电容量SOH模型将电池充电容量的估算转换为电池全充所需时间的估算。由于锂电池实际充电时的数据是片段的,提出基于扩展卡尔曼滤波和高斯过程回归的全充时间估算算法,解决了片段充电数据预测电池实时全充时间的问题。最后,通过实验仿真,验证了高斯过程扩展卡尔曼滤波在锂电池健康状态评估中的针对性、有效性和实时性。     

电动汽车用锂电池快速充电技术研究

为响应电动汽车快速充电要求,介绍了目前常用的几种充电方法,基于此提出了分段恒流结合脉冲充电的方法,并在Matlab/Simulink中对分段恒流结合脉冲充电方式进行仿真。实验表明:分段恒流结合脉冲充电方法能够极大削弱电池极化效应,在不损伤电池的前提下,缩短电池充电时间,提高充电效率。本实验结论可为锂电池快速充电技术提供理论依据。     

电动汽车充换电站换电池的有序充电优化

大规模的电动汽车充电负荷具有大功率、波动性和不确定性的特点,将给电网带来峰值增高、电压波动等不利影响。为了降低电动汽车充电负荷对电网的不利影响,建立了电动汽车充换电站换电池的充电优化模型。通过对换电池在充电过程中充电时间、充电功率和电池电量的实测数据进行拟合,得到了电动汽车换电池的充电特性。以此为基础,建立了电动汽车充换电站的换电池有序充电模型,该模型在满足充电机数量、电动汽车对换电池的需求、充换电站容量和变电站容量约束的前提下,最小化所属变电站负荷曲线的离差平方和,并应用遗传算法实现了有序充电模型的快速求解。以山东省某电动汽车充换电站为算例,证明了该模型的快速性、正确性和有效性。     

电动汽车用锂电池快速充电技术研究

为响应电动汽车快速充电要求,介绍了目前常用的几种充电方法,基于此提出了分段恒流结合脉冲充电的方法,并在Matlab/Simulink中对分段恒流结合脉冲充电方式进行仿真。实验表明:分段恒流结合脉冲充电方法能够极大削弱电池极化效应,在不损伤电池的前提下,缩短电池充电时间,提高充电效率。本实验结论可为锂电池快速充电技术提供理论依据。     

锂电池全生命周期充电规划方法研究分析

锂电池因具有自放电低、寿命长、清洁无污染等优点,成为目前研究的热点。因传统充电方法对锂电池全生命周期采用单一充电方案,造成锂电池充电效率低、寿命短、充电不安全等诸多问题。研究锂电池全生命周期充电方案,提出了锂电池全生命周期阶段划分及充电曲线规划的方法。根据实验数据得到电池SOC与循环次数的关系,以循环次数为依据,对锂电池全生命周期进行阶段划分。并结合充电接受率的影响因素,对不同阶段的锂电池进行合理的充电规划,从而提高锂电池的充电效率。     

住宅区式电动汽车充电站负荷集聚特性及其建模

电动汽车的大规模发展将会对配电网带来较大影响,开展电动汽车充电的负荷特性研究是保证电网安全运行的前提,是引导电动汽车进行有序充电的基础。在简化锂电池恒流–恒压2阶段充电模型的基础上,得到单个电动汽车的充电模型,以此为基本元素,从充电汽车电池的初始荷电状态(initial state-of-charge,SOC0)和车辆到达充电站时间的随机分布为出发点,提出2阶段泊松分布的电动汽车充电站集聚模型进行充电站集聚特性的模拟,并提出基于充电站的日充电负荷曲线的电动汽车充电站负荷集聚模型的建模方法,最后通过仿真算例验证了其有效性。     

一种大功率电动汽车快速充电机

提出一种由充电功率变换器系统(CCS)和电池储能系统共同组成的快速充电机,电动汽车进行充电时供电端的功率缺额由储能系统放电进行补充。介绍了快速充电机的原理、构成及实现方法,并对CCS和储能系统配合运行的策略进行了研究,在此基础上,研制了一台400 kW电动汽车快速充电机,并成功应用于使用钛酸锂电池的快速充电巴士上。实验表明,该充电机能解决充电功率大于供电端额定功率的快速充电问题,且直流侧电流纹波、电压纹波性能优异。     

新闻

韩国科学家开发新型锂电池充电速度最高提升120倍韩国蔚山国家科学技术学院近日开发出一种快速充电碳化锂离子电池,比普通锂电池的充电速度快30～120倍。该研究团队相信,他们可以用新型锂电池为电动汽车制造一个电池组,未来给汽车充满电仅仅需要一分钟。这项研究     

特定谐波消除法在T型三电平并网逆变器中的应用

特定谐波消除法(SHEPWM)具有等效开关频率低、输出电压质量好及损耗小等优点,本文介绍了应用于T型三电平并网逆变器的特定谐波消除法调制方法;分析了开关角个数的选取原则及求解方法,对控制环路的实现和设计方法进行了介绍。在此基础上,比较了特定谐波消除法与空间矢量调制(SVPWM)两种调制方式对逆变器并网电流谐波和效率的影响,对电网谐波对并网电能质量的影响进行了探讨,并在10 kW T型三电平并网逆变平台上进行了实验验证。     

基于分子动理论算法的三电平逆变器谐波优化

在许多大功率交流传动场合下,开关损耗大。为了降低开关损耗,提高逆变器效率,开关频率一般限制在1 kHz以下,导致牵引逆变器中含有大量的谐波。以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,建立了三电平逆变器最小相电流总谐波畸变率谐波优化模型。采用分子动理论优化算法求解模型时施加了消除窄脉冲算法,完成全调制范围、多种脉波条件下优化函数的求解。与传统SPWM和SHEPWM比较,MMTPWM具有良好的谐波优化效果。最后,通过仿真实验和硬件实验结果验证了理论分析的正确性。     

中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法研究

简单介绍了中点箝位型三电平变换器SHEPWM的原理,基于M ATLAB的FSOLVE函数解SHEPWM超越方程的方法,绘出了当超越方程个数N=11时的解轨迹曲线,从曲线上分析SHEPWM方法最大调制比可以达到1.15。为了验证上述解轨迹曲线的正确性和研究中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法在不同调制比下的实际消谐波效果和相线电压谐波畸变,用M ATLAB的S IMUL INK图形化工具GU I仿真了各调制比下N=11时候相线电压的谐波畸变,并绘出了相线电压的消谐波效果和输出的相线电压和调制比关系曲线,得知随着调制比增大,实际的消谐波效果越来越好、输出相线电压的谐波畸变率THD也呈快速下降趋势。最后建立了三电平变换器的实验模型,用实验室开发的电力电子数控开发平台控制异步电动机的变频调速。实验结果与仿真结果一致,证实了FSOLVE函数求解的正确性和DSP数控系统控制电机调速的方便性。     

三电平变频调速系统SVPWM和SHEPWM混合调制方法的研究

三电平中点钳位逆变器在高压大容量变频调速中得到了广泛的研究和应用。该文在三电平高压变频器中同时应用SVPWM和SHEPWM，即低频时采用异步SVPWM，高频时采用SHEPWM，避免了高频时SVPWM谐波特性变差和SHEPWM在低频时存储量大的缺点，充分发挥了二者的优点，使变频器在整个工作范围内都可以有效抑制低次谐波，得到较好的输出波形。混合调制的难点在于衔接问题，文中分析了影响二者之间平滑切换的原因并提出了具体的解决方法，保证了切换过程中电压和电流没有跳变。采用PSIM软件对三电平SVPWM和SHEPWM进行了仿真研究，并在实际三电平变频器控制平台上进行了实验。仿真和实验结果证实了该文的混合调制方法在低频和高频都有较好的谐波特性，二者间的平滑过渡保证了混合调制的实用性，并已用于实际三电平变频器之中。     

三电平NPC逆变器的一种空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略

深入分析基本空间矢量SV与特定谐波消去SHEPWM之间的内在联系,提出三电平NPC逆变器的一种基于空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略,推导出空间电压矢量PWM的三相等效调制波规则采样的开关角矩阵,得出基本空间矢量SV的选用与规则采样的运算关系以及SHEPWM的脉冲状态由基本SV组成的矢量序列特殊解。在此基础上,在三电平NPC逆变器的矢量空间六边形所分区的两电平六边形中,研究SHEPWM脉冲序列的空间电压矢量组成的扇区分布,并提取相应的基本SV,求解作用时间。SHEPWM的脉冲状态由空间分区提取的基本SV矢量序列运算合成而实现,避开了其开关角非线性超越方程组的求解,并具有同样的消谐效果且便于实现。     

基于Walsh变换的特定谐波消除脉宽调制技术在动态电压恢复器中的应用

基于Walsh变换的特定消谐PWM(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)方法把其对应的Fourier域内的超越非线性方程转化为线性代数方程,在合适的初始条件下,能得到基波幅值和开关角的分段线性关系,从而可实现在线调压和谐波抑制,特别适用于动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)逆变器的控制。本文介绍了Walsh函数,分析了Walsh域SHE线性方程的建立和求解过程,提出了以质心PWM技术产生初始开关角分布模式的方法,有效提高了计算效率,并且针对SHEPWM脉冲的谐波分布特点,给出了逆变器的滤波器设计原则和方法。在200 kVA 级DVR上的实验结果表明,逆变器在整个电压范围内能有效抑制各次谐波并有良好的动态特性,证实了该方法的可行性和有效性。     

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制算法

以三电平中性点钳位型(NPC)逆变器为对象,提出基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的中点电位平衡控制算法。首先介绍空间矢量脉宽调制中点电位平衡原理与SHEPWM开关角求解模型,然后分析三相SHEPWM波形在不同调制度下对应的开关矢量序列和作用角度,基于此设计了三种冗余矢量调整方案,最后通过检测负载电流与中点电位,由中点电位滞环控制器和控制逻辑组合作用,直接对三相脉宽调制信号进行在线调整,实现中点电位平衡。实验结果表明:不同的矢量调整方案具有不同的中点电位平衡速度、平均开关频率等,但均不影响线电压的谐波消除能力;采用中点电位三级滞环控制器可兼顾中点电位平衡、波形对称、共模电压幅值,且不增加器件开关次数。     

一种三电平特定消谐脉宽调制的优化方法

在静止无功补偿装置的各种脉宽调制策略中,特定消谐是一种常用的方法。该文以三电平三单相配电网静止无功补偿器为研究对象,将数值方法求解三电平特定消谐开关角度的问题细分为两种情况,分别给出了各自适用的迭代初值公式。在此基础上,提出了一种开关角度的优化方法,使逆变器输出电压在较低的开关频率下获得更好的谐波特性。算例和实验结果均表明,该优化方法具有良好的收敛性,可以获得较好的消谐效果。     

多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系

为了利用已知的较低电平数多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)问题的解,来构建、丰富和完善具有较多电平数的多电平逆变器的SHEPWM问题的解的集合,该文从SHEPWM非线性方程组的形式、多电平逆变器输出电平的物理概念、多电平逆变器SHEPWM问题解的多重性等方面出发,提出并研究了多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系。以级联多电平逆变器为例,对七电平逆变器M=0.38、五电平逆变器M=0.76和三电平逆变器M=1.14时的方程组的数值解进行了实验研究,结果证明了所求数值解能够实现基波控制、谐波消除目标、七电平对五电平和三电平、五电平对三电平逆变器SHEPWM问题的解包含关系。     

交流调速系统脉宽调制方法研究

对于交流调速系统中脉宽调制(PWM)过程同时应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)和特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM),低频时采用SVPWM,中频时采用SHEPWM。这种混合调制方法避免低频时SHEPWM计算存储量较大和中频时SVPWM谐波特性变差等问题。采用一种谐波电流过零点切换方法,实现了SHEPWM中开关角个数由5~1逐步切换过程的平滑过渡;在与SVPWM的切换过程中,采用参考电压矢量同相切换方法,实现了混合调制之间的平滑过渡。仿真结果验证了理论的正确性。