电动汽车充电站谐波特性分析及抑制方法研究

作     者：陈剑 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁军;王克文

授予年度：2022年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：电动汽车充电站 谐波特性 谐波抑制 谐波抵消因素 充电机配置 

摘      要：电动汽车作为新能源应用之一,具有节能减排、低碳环保等优点,是目前解决大气污染问题与能源安全问题的重要手段。随着电动汽车产业的发展,电动汽车及其基础充电设施得到迅速普及,电动汽车充电机作为一种非线性设备,向电网注入大量谐波电流,降低电力系统电能质量,并对电网中其他设备安全运行造成严重威胁。因此,研究电动汽车充电站充电过程中的谐波特性,采取有效的谐波抑制措施,具有重要的实际意义。本文首先对电动汽车充电机原理进行介绍,通过对当前市场上多种充电机进行综合分析,确定充电站中充电机选型为APF补偿充电机和PWM整流充电机。然后对所选充电机谐波特性进行理论分析,研究完整充电周期内充电站的谐波变化规律,并在MATLAB/Simulink平台中搭建充电站仿真模型,通过仿真验证充电机的谐波特性,分析不同充电阶段充电站的谐波畸变情况。其次,针对电动汽车充电机的谐波特性,尤其是充电后期恒压阶段充电站谐波畸变率持续增大的问题,分析了多种谐波抑制方法的优点与局限性,确定采用以谐波互补特性为基础的谐波抵消抑制策略。该方法不仅可以解决恒压阶段谐波增大问题,还能够降低充电站谐波抑制投资成本。接着对充电机类型、充电机投入使用时间、电动汽车充电时初始荷电状态、充电机功率等因素引起的谐波抵消进行分析,并通过仿真验证了上述因素产生的谐波抵消情况和所提抑制方法的有效性。最后,分析了考虑多种谐波抵消因素的充电机配置方案。在充电站谐波污染最严重的充电情况下,对APF补偿充电机和PWM整流充电机的不同类型占比、功率配比等方面引起的谐波抵消情况进行详细分析,研究低压侧谐波畸变率的变化趋势。接着确定了充电站中充电机配置方案,使充电站谐波畸变率在各种充电情况下均满足并网要求,并在仿真中验证了分析结果的准确性和配置方案的可行性,对充电站的实际建设提供一定的指导意见。