电动汽车充电站电能谐波和无功问题治理

　　摘 要

　　随着全球环境污染的加剧、石油资源的日益枯竭,电动汽车因以电代油,具有零排放、无污染、低噪声等优点,越来越受到各国政府和汽车企业的重视,成为实现本国的可持续发展一个重要手段,近几年发展十分迅速。因此,电动汽车一些关键技术逐步成为目前研究的热点。

　　针对电动汽车充电站工作过程中引起的电能质量问题,搭建了电动汽车充电站的仿真模型,并在该模型的基础上分别对单台和多台电动汽车充电机投运后引起的谐波和无功问题进行了研究。总结出了单台和多台电动汽车充电机运行过程中谐波和无功的特点,为下面电能质量的治理打下坚实的基础。

　　对有源电力滤波器进行了分类,对各自的特点进行了分析。在考虑电动汽车充电站并网运行过程中谐波和无功的特点的前提下,利用一种注入式混合型有源电力滤波器来治理电能质量。在滤波过程中,有源电力滤波器既不承受基波电压也不承受基波电流,从而减小了有源电力滤波器的容量,降低了治理成本,并兼具有源电力滤波器和无源电力滤波器的优点,既能治理谐波也能补偿无功。分析了混合型有源电力滤波器的结构和工作原理,针对电动汽车充电站谐波的特点对无源部分进行了设计。

　　在混合型有源电力滤波器控制过程中,针对现阶段电网谐波和无功检测方法中普遍存在的时延、检测精度低等不足,利用一种改进型变换的算法来检测谐波和无功。该方法对三相电流与电压进行变换后,再对相应的分量进行分离,最终实现对谐波与无功电流的检测,具有检测速度快、精度高、能够检测出n次谐波电流的优点。利用改进型规则采样法进行PWM调制,与传统规则采样法相比,实时性好,进一步提高了调制精度。并进行仿真将传统控制方法与改进型控制方法作比较,仿真结果验证了改进型控制方法的有效性和先进性。

　　重点介绍了系统参数的设计方法。利用Matlab/Simulink模块搭建系统仿真模型进行仿真,并且搭建了系统的实验样机进行实验。仿真结果和用电能质量分析仪采集到的实验数据表明:投入注入式混合型有源电力滤波器后,电动汽车充电站的谐波电流总畸变率大大降低,无功得到补偿,功率因数得到提高,从而验证了该方法的有效性和实用性。

　　对本文的工作进行了总结,对下一步展开的工作和研究方向做出了展望。

　　关键词:电动汽车充电站;混合型有源电力滤波器;改进型变换算法;改进型规则采样法;谐波抑制;无功补偿　　
　　
　　目录
　　
　　第1章 绪论
　　1.1课题的研究背景与意义
　　1.2电动汽车的发展状况
　　1.3电动汽车充放电对电网的影响
　　1.3.1电动汽车充电对电网的影响
　　1.3.2电动汽车放电对电网的影响
　　1.4电动汽车充放电对电网的影响因素
　　1.5本论文的各章节安排
　　1.6本章小结
　　
　　第2章 电动汽车充电站的结构及充电方式
　　2.1电动汽车充电站的结构
　　2.2电动汽车充电机的种类及特点
　　2.3电动汽车蓄电池的充电特性
　　2.4电动汽车的充电方式
　　2.5本章小结
　　
　　第3章 电动汽车充电站电能质量分析
　　3.1电动汽车充电站谐波和无功的分析
　　3.1.1单台充电机谐波和无功分析
　　3.1.2多台充电机谐波和无功分析
　　3.2仿真结论
　　3.3本章小结
　　
　　第4章 电动汽车充电站电能质量治理
　　4.1电能质量治理方法的分类
　　4.2谐波抑制和无功补偿方法分析
　　4.3有源电力滤波器的分类
　　4.4混合型有源电力滤波器的基本结构
　　4.5混合型有源电力滤波器的工作原理
　　4.6混合型有源电力滤波器控制系统的结构
　　4.7传统谐波和无功检测方法分析
　　4.7.1p-《法分析
　　4.7.2ip-i9 法分析
　　4.7.3A算法分析
　　4.8改进型本《算法分析
　　4.9传统规则采样法分析
　　4.10改进型规则采样法分析
　　4.11仿真分析
　　4.12本章小结
　　
　　第5章 系统的参数设计仿真及实验
　　5.1系统的参数设计
　　5.1.1 HAPF主电路容量的设计
　　5.1.2输出滤波器的设计
　　5.1.3耦合变压器的设计
　　5.1.4逆变器直流侧电容的设计
　　5.1.5主电路中开关器件的设计
　　5.1.6开关频率及死区的设计
　　5.2仿真结果及其分析
　　5.3实验结果及其分析
　　5.4本章小结
　　
　　总结与展望
　　展望
　　参考文献