电动汽车充电桩谐波检测方法研究

作     者：彭家强 

作者单位：广西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王晨

授予年度：2023年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：充电桩等效模型 谐波分析 小波变换 Adaline改进网络 有源电力滤波器 

摘      要：电动汽车的出现,让传统汽车摆脱被化石能源束缚的局面,并在一定程度上实现真正意义的节能减排。现如今,随着国家政策推进以及市场需求刺激,电动汽车的数目与日俱增,占据市场的趋势愈发明显。但其带来的新问题也随之而诞生,电动汽车充电桩作为一种非线性负载,大量引入势必会对电力系统电能质量构成威胁,给电网带来大量的谐波干扰。由于充电桩自身结构的复杂性,以及工作环境的不确定性,传统的谐波检测方法难以将其谐波干扰很好呈现。为此,本文对Adaline网络进行相位优化,再将小波变换引入与之结合得到一种新型组合优化算法,并将该算法应用在充电桩模型中进行谐波电流检测,取得良好的检测效果。本文研究内容主要包括如下几个方面:(1)分析电动汽车恒流充电、恒压充电和两段式充电方式下的充电特性,研究发现两段式充电方式最为高效。再搭建不同类型充电桩等效模型,分别对其进行理论分析,结果表明六脉冲整流型充电桩和十二脉冲整流型充电桩分别产生6k±1次谐波和12k±1次谐波,且后者总谐波含量低于前者。相比于不控整流型充电桩,PWM整流型充电桩产生的谐波能在一定程度上得到抑制,但对控制器的要求较高。(2)将快速傅里叶变换、小波变换、希尔伯特黄变换三种传统谐波分析方法进行对比,且针对不同方法,分别搭建不同的信号模型进行谐波检测分析。检测结果表明,快速傅里叶变换擅长平稳信号频域分析,时域表现力不佳;小波变换有非平稳信号处理优势,时域分析能力强;希尔伯特黄变换将时频域有效结合,但存在端点效应与模态混叠的问题,影响检测结果。(3)对Adaline网络进行相位优化,使之更贴近实际需求。提出一种小波变换与Adaline改进网络结合的谐波检测方法,该方法既保留小波变换的时域解析能力,又引入Adaline改进网络的高效率、低误差与全相位检测优势。通过实验模型验证,该方法综合误差仅为0.766%,相比与传统Adaline网络精度提升了28.642%。(4)搭建六脉冲整流型充电桩与十二脉冲整流型充电桩仿真模型,提取交流侧电流信号,运用小波变换与Adaline改进网络结合的方法进行谐波检测,得到谐波幅值和相位,检测结果与实际值相符。针对谐波存在形式提出一种基于有源电力滤波器(APF)的谐波抑制方法,该方法能够降低谐波含量,使电流波形满足规定标准。综上,相比于其他传统谐波分析方法,本文所述小波Adaline改进网络谐波分析方法优势显然,且该方法在充电桩模型谐波检测中表现良好,可为谐波分析领域提供一定参考,存在一定推广意义。