電動(dòng)汽車充電站諧波解析模型及放大效應(yīng)研究.pdf

1、本論文受國(guó)家自然科學(xué)基金（51277184）項(xiàng)目資助。
　　電動(dòng)汽車以其環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，成為目前緩解環(huán)境污染和能源危機(jī)的有效途徑之一。然而，隨著電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用，非線性大功率充電機(jī)接入電網(wǎng)規(guī)模逐漸增加，將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不容忽視的諧波影響，尤其以早前投運(yùn)充電站中三相不控整流充電機(jī)最為嚴(yán)重。充電機(jī)交流側(cè)電流諧波分量經(jīng)系統(tǒng)阻抗傳遞后，會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)和電能損耗，影響變壓器使用壽命，并對(duì)其他計(jì)量和監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)生危害。為補(bǔ)償充電機(jī)的電流諧波，

2、電動(dòng)汽車充電站通常會(huì)配置有源濾波器（ActivePowerFilter，APF）。并聯(lián)APF通過在線檢測(cè)充電站諧波電流分量并注入反向電流，以抑制充電站公共連接點(diǎn)注入電網(wǎng)的電流諧波，但可能會(huì)使流過集電母線的充電電流諧波出現(xiàn)放大效應(yīng)，導(dǎo)致并聯(lián)APF過載或諧波不能完全補(bǔ)償?shù)葐栴}。因此，深入研究電動(dòng)汽車充電機(jī)的諧波解析計(jì)算方法，以及充電站放大效應(yīng)具有重要意義。論文主要內(nèi)容如下：
　?、籴槍?duì)采用無源功率因數(shù)校正的三相不控整流充電機(jī)，分析其在

3、充電電流連續(xù)和斷續(xù)模式的工作原理，根據(jù)充電過程中電壓和電流平衡方程，推導(dǎo)充電機(jī)的頻域諧波耦合導(dǎo)納矩陣，并由充電等效電路得到不同模式下的諧波導(dǎo)納矩陣參數(shù)，由此建立電動(dòng)汽車充電機(jī)頻域諧波解析模型。該模型將充電機(jī)時(shí)域非線性特征變換成頻域線性導(dǎo)納矩陣，以表征其各次諧波電流與機(jī)端各次諧波電壓的耦合關(guān)系。最后，通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了該模型的正確性。
　　②根據(jù)不同工況下電動(dòng)汽車三相充電機(jī)導(dǎo)通過程的電路約束，通過交流側(cè)電壓電流實(shí)測(cè)波形記錄和特

4、征數(shù)據(jù)提取，推導(dǎo)充電機(jī)等效電路濾波電感、電容和電阻參數(shù)的解析式，提出基于實(shí)測(cè)的三相不控整流充電機(jī)參數(shù)估算方法；將相同型號(hào)機(jī)組等值，結(jié)合充電機(jī)頻域諧波模型推導(dǎo)，建立電動(dòng)汽車三相不控整流充電站諧波解析模型。利用仿真、實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)充電機(jī)參數(shù)估計(jì)方法和充電站諧波解析模型進(jìn)行驗(yàn)證，并分析充電機(jī)諧波電流特性的參數(shù)靈敏度。
　?、劭紤]充電機(jī)交流側(cè)電壓與電流各次諧波分量之間的耦合關(guān)系，定義電動(dòng)汽車充電站總諧波電流放大系數(shù)，提出一種充電站集電母

5、線電流諧波放大程度的量化方法，該方法實(shí)現(xiàn)了電流諧波放大效應(yīng)的解析計(jì)算且具有較高精度。在此基礎(chǔ)上，利用仿真和計(jì)算分析諧波放大系數(shù)隨充電機(jī)臺(tái)數(shù)、有源濾波補(bǔ)償率及相位差等因素的變化規(guī)律，為有源濾波器容量配置與控制設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　?、芑陔妱?dòng)汽車充電站諧波放大效應(yīng)的研究，結(jié)合三相不控整流充電機(jī)諧波解析模型，通過交流電壓電流實(shí)際運(yùn)行波形的測(cè)試記錄，推導(dǎo)并聯(lián)APF過載系數(shù)解析式用于修正APF容量。利用某電動(dòng)客車充換電站測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了所提方法