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电动汽车充电站谐波特性分析及抑制措施研究

电动汽车充电站谐波特性分析及抑制措施研究

作者：冯晨郑州大学

学位级别：硕士

随着电动汽车的发展,充电站的建设规模也在不断扩大,而充电站的充电设备包含大量的电力电子元件,会产生大量的谐波电流,降低电力系统的电能质量。因此开展对充电站谐波特性的研究,并采取一定的抑制措施显得尤为重要。对电动汽车充电站... 详细信息

随着电动汽车的发展,充电站的建设规模也在不断扩大,而充电站的充电设备包含大量的电力电子元件,会产生大量的谐波电流,降低电力系统的电能质量。因此开展对充电站谐波特性的研究,并采取一定的抑制措施显得尤为重要。对电动汽车充电站的结构、充电机的种类以及充电方式进行了分析,选择三相不可控整流充电机作为研究对象,在分析了充电机结构的基础上,得到充电机的等效电路,基于MATLAB/Simulink搭建了单台充电机和整个充电站的仿真模型,能够较为方便地对充电机和充电站充电周期的完整过程进行仿真分析。从理论上分析了充电机的谐波特性,并在仿真模型的基础上,对单台充电机运行和多台充电机运行进行了分析,研究了在一个充电周期内各次谐波电流以及电流谐波总畸变率的变化规律;分析了多台充电机同时运行时存在的谐波抵消现象,得出了充电站谐波大小及电流谐波总畸变率随充电机台数的变化规律。针对电动汽车充电站的谐波特性,选用有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）作为抑制谐波措施,并推导了APF的数学模型;传统滞环控制作为电流跟踪控制会导致APF补偿能力不足或补偿电流过大,针对其不足,设计了一种基于模糊理论的变环宽滞环电流控制,将指令电流与实际电流的差值及其变化率作为输入,通过模糊控制器对环宽进行实时修改,以实现对电流的跟踪控制;由于传统PI控制作为直流侧电压控制会有超调量大、鲁棒性较差等缺点,对其进行优化,采用滑模PI复合控制方法对直流侧电压进行控制,设计了滑模控制的切换面以及PI参数的输出函数。仿真结果表明:相比于固定环宽的滞环控制,本文设计的基于模糊理论的变环宽滞环电流控制能够很好地跟踪指令电流的变化,补偿后波形更为理想,谐波含量也更少,降低了开关器件的开关频率;研究在三种工况下（参考电压和充电站负载恒定、参考电压突变、充电站负载突变）直流侧电压的控制效果,相比于直流侧电压的传统PI控制,采用滑模PI复合控制策略使得直流侧电容电压的响应速度更快、鲁棒性更好,获得更好的充电站谐波抑制效果。

关键词：电动汽车充电站谐波特性 APF 电流跟踪控制直流侧电压控制

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电动汽车充电站与配电网的交互影响研究

电动汽车充电站与配电网的交互影响研究

作者：梁瑞松华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

论文结合不同类型电动汽车充电站的充放电特性,分析充电站运行时对配电网产生的影响,包括谐波污染、电压波动和电能损耗等。从充电站与配电网的交互影响角度出发,利用仿真模型对充电站的动态特性及对配电网的影响进行分析。论文主要研... 详细信息

论文结合不同类型电动汽车充电站的充放电特性,分析充电站运行时对配电网产生的影响,包括谐波污染、电压波动和电能损耗等。从充电站与配电网的交互影响角度出发,利用仿真模型对充电站的动态特性及对配电网的影响进行分析。论文主要研究内容包括：电动汽车充电机建模和充放电特性研究。按照工作原理的不同,分析了三种典型的充电机工作机理,以不控整流+DC/DC变换器(有高频变压器)的充电机为基础建立仿真模型,包括非线性电阻的模型、供电电源模型以及充电机模型。电动汽车充电站公共连接点电能质量影响分析。非线性充电机设备运行时会影响电力系统的电能质量,造成配电网功率因数下降和谐波污染。本论文分析了电动汽车充电站对电力系统造成的功率因数、电压电流谐波以及电压波动等影响。电动汽车充电站的接入将影响配电网的负荷平衡,使电力系统过载以及引起电网效率下降。论文根据配网实测数据,利用仿真软件建立配网馈线算例模型。考虑实际运行中配电网所带负荷曲线的变化,对电动汽车充电站在不同工作模式下的电力系统负荷曲线变化进行仿真分析。论文研究结合工程实际需求,针对电动汽车充电站接入电网后对电网的电能质量影响、电网负荷的影响进行分析研究,研究内容具有较好的工程应用价值。

关键词：电动汽车充电站谐波电能质量

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电动汽车充电站监控终端软件设计与实现

电动汽车充电站监控终端软件设计与实现

作者：张娟河北工程大学

学位级别：硕士

近几年随着电动汽车不断的普及，电动汽车充电站作为电动汽车能源供给的基础服务设施得到了大规模发展，但是目前电动汽车充电站的建设还处于示范运营阶段，与之配套的监控系统所监控管理的设备种类繁多、标准不一。导致目前监控系统的... 详细信息

近几年随着电动汽车不断的普及，电动汽车充电站作为电动汽车能源供给的基础服务设施得到了大规模发展，但是目前电动汽车充电站的建设还处于示范运营阶段，与之配套的监控系统所监控管理的设备种类繁多、标准不一。导致目前监控系统的数据接入与控制设备也各式各样，增加了电动汽车充电站监控系统数据接入的复杂性、降低了系统的稳定性、增加了软件开发成本和安装调试、维护成本。为了解决目前存在的问题本课题研究开发了一款集CAN通讯、串口通讯和TCP通讯于一身的嵌入式监控终端软件平台。本文首先介绍了目前主流电动汽车充电站监控系统的主要功能以及总体结构，给出了监控终端在监控系统中的作用和位置，并阐述了监控终端的基本功能。采用ARM Cortex A8为内核、主频为720MHZ、带有多个CAN口、串口及网口的EVC335X-801开发板为硬件平台。以嵌入式Linux为操作系统，VS2008+Qt为图形界面开发平台，ACE为网络通讯开发平台，并以XML文件的形式建立系统的数据和通讯模型。然后详细说明了监控终端的软件架构，主要包括图形界面主进程、数据处理模块和通讯处理模块等三大部分。主进程部分主要介绍了系统主界面及其他重要子界面的实现方法与技术;数据处理模块中我们使用C++的一个标准容器类map来构建系统的内存库并提供了操作内存库的读写接口;通讯模块部分主要介绍了串、CAN和TCP三种通讯方式的具体实现过程。并结合自身的条件，我们搭建了集成测试环境，主要测试了界面展示、界面操作、数据的存取及通讯功能。测试结果证明了本课题设计的监控终端达到了预期目的。最后对本文进行了总结，并分析了系统目前存在的不足，以及将来需要完善和改进的内容。

关键词：电动汽车充电站 Linux 监控终端图形界面

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电动汽车充电站布局优化研究

电动汽车充电站布局优化研究

作者：宋阳西南交通大学

学位级别：硕士

随着石油资源的日趋枯竭以及环境污染的不断加剧,各国均面临较为严重的能源与环境危机。积极发展电动汽车,能够加快燃油替代、减少尾气排放,对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染具有重要意义。但电动汽车在发展过程中面临诸多障... 详细信息

随着石油资源的日趋枯竭以及环境污染的不断加剧,各国均面临较为严重的能源与环境危机。积极发展电动汽车,能够加快燃油替代、减少尾气排放,对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染具有重要意义。但电动汽车在发展过程中面临诸多障碍,尤其是充电设施的缺乏严重制约着电动汽车的推广。考虑到充电站建设成本较高,如何在有限的财政预算约束下,提高其布局效率,显得尤为重要。本文即以此为切入点,研究电动汽车充电站布局优化方法。首先,论文介绍了电动汽车、充电设施的基本概念与特点,发现电动汽车具有续航里程短、充电时间长的固有特性,易引起充电时的排队等待,进而影响充电站选址。论文随后分析了电动汽车“里程焦虑”问题,并结合统计资料,挖掘电动汽车用户的出行特性、充电行为,并在此基础上提出了基于到达率的充电需求预测方法。然后,论文按照从整体到局部的思路,分三步完成了电动汽车充电需求预测：①通过弹性系数法预测未来电动汽车保有量以及充电桩需求量;②通过重力模型法,量化各交通小区出行产生强度、出行吸引强度、交通阻抗,并标定参数,预测电动汽车在各交通小区之间的出行分布量;③根据高峰小时流量比和不同充电倾向人群占比,预测各交通小区的充电需求率。最后,论文对影响充电站选址的因素进行分析,对电动汽车充电行为作出合理假设,并结合充电设施发展规模限制条件,建立了以所有用户总耗时最小为目标函数的充电站选址模型,并给出了基于遗传算法的模型求解方法。论文以成都市高新区为例,在MATLAB软件平台上编写程序,求解了在不同充电设施规模限制条件下,充电站的选址与优化配置方案。研究发现,当可用充电桩总数增多时,充电站布局呈分散化的趋势;在一定范围内,增加充电桩的边际收益十分明显,应保证充电设施建设适度超前。算例验证了充电站选址模型的有效性,对解决更大城市范围的充电站选址问题有一定推广意义。

关键词：电动汽车充电站选址布局充电需求遗传算法

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电动汽车充电站电能质量控制策略研究

电动汽车充电站电能质量控制策略研究

作者：王文新山东理工大学

学位级别：硕士

随着社会经济的发展和我国对环保的重视程度不断提高,新能源汽车作为一种清洁、高效的出行方式,越来越广泛的受到人们的关注。电动汽车充电问题作为电动汽车产业发展的关键,也逐渐成为研究的热点。作为一种典型的非线性负载,电动汽车充... 详细信息

随着社会经济的发展和我国对环保的重视程度不断提高,新能源汽车作为一种清洁、高效的出行方式,越来越广泛的受到人们的关注。电动汽车充电问题作为电动汽车产业发展的关键,也逐渐成为研究的热点。作为一种典型的非线性负载,电动汽车充电站必然会对电网电能质量产生影响,本文针对此问题展开关于电动汽车充电站电能质量控制策略的研究。首先对电动汽车充电机所使用的几种电路以及电动汽车充电站的常见结构进行了介绍。分析介绍了几种常用的电能质量问题治理方式,在对各种方式进行分析比较后,最终选择统一电能质量调节器对电动汽车充电站电能质量问题进行集中治理,并对统一电能质量调节器的发展现状做了简单陈述。为对电动汽车充电站对电网电能质量的影响进行系统研究,搭建了电动汽车充电站的仿真模型,并利用此模型对单台充电机充电、多台充电机充电等场景展开仿真,通过仿真结果对单台、多台充电机运行时电能质量问题的规律进行总结,为下文电能质量控制策略的研究、整体仿真模型的搭建打下基础。针对电动汽车充电站对电网电能质量可能产生的几种影响,设计了基于模块化多电平变流器拓扑的统一电能质量控制器,设计主要包括以下几个方面:首先针对现有补偿量检测算法的缺点进行了改进,设计出一种响应快、准确度高、编程较为简易的新算法。然后对变流器的底层调制策略进行了设计,最终实现在不改变变流器拓扑结构的前提下,只使一个子模块工作在高开关频率下即获得良好的输出效果。最后设计了针对变流器的PI控制器,减少输出误差。最后对系统的部分硬件电路和软件流程进行了设计,硬件部分主要包括控制系统结构、变流器电平数目、LCL滤波器等等,软件方面主要包括预充电策略以及串并联的主程序流程。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,对设计进行验证。结果显示,电压、电流波形畸变都得到良好的补偿,证明本次设计的统一电能质量控制器具有很好的补偿效果,是一种理想的电动汽车充电站电能质量控制设备。文末对论文进行了总结,对下一步要完成的研究进行了展望。

关键词：电动汽车充电站电能质量控制统一电能质量控制器模块化多电平变流器

含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置

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电力系统保护与控制 2013年第15期41卷 126-134页

作者：张颖达刘念张建华李洋新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 中国电力科学研究院北京100192

电动汽车与新能源的综合利用是当前研究的热点问题。在微电网模式下,如何确定电动汽车充电基础设施与风光互补系统的容量配比,是值得探讨的目前尚未解决的问题。在考虑电动汽车用电需求的前提下,同时发挥电动汽车换电模式所具备的储能能... 详细信息

电动汽车与新能源的综合利用是当前研究的热点问题。在微电网模式下,如何确定电动汽车充电基础设施与风光互补系统的容量配比,是值得探讨的目前尚未解决的问题。在考虑电动汽车用电需求的前提下,同时发挥电动汽车换电模式所具备的储能能力,以系统投资成本、运行成本和电量不足损失成本综合最低为目标,并考虑风光系统、充放电机和动力电池的约束条件,构造了一种含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置模型。采用微分进化算法求解,可获得含风机、光伏电池、动力电池和充放电机的最优容量配置结果。最后,针对某地区的系统规划算例进行了求解与分析,结果验证了模型的合理性。

关键词：电动汽车充电站风光互补容量配置微分进化算法

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电动汽车充电站选址定容研究

电动汽车充电站选址定容研究

作者：王欢林华北电力大学

学位级别：硕士

随着社会经济的不断发展,能源短缺和环境恶化问题逐渐凸显,面对能源和环境的巨大压力,人们不得不努力寻求能满足人类发展需求的新型清洁燃料,来缓解汽车销量增长带来的燃料价格上涨,以及尾气排放带来的空气污染等问题,从而改善日益恶化... 详细信息

随着社会经济的不断发展,能源短缺和环境恶化问题逐渐凸显,面对能源和环境的巨大压力,人们不得不努力寻求能满足人类发展需求的新型清洁燃料,来缓解汽车销量增长带来的燃料价格上涨,以及尾气排放带来的空气污染等问题,从而改善日益恶化的城市交通现状。电动汽车以蓄电池作为其新型燃料,正逐渐成为各国政府和汽车制造商关注的焦点,而电动汽车充电站是电动汽车大规模产业化后不可缺少的电动汽车能源服务基础设施。随着电动汽车的不断发展进步,充电站的规划和建设将步入规模化、网络化时代,进行充电站布局规划研究迫在眉睫。为了较好地解决电动汽车充电站的选址定容问题,本文首先从交通便利性、运行经济性、区域发展性、电网安全性以及建设可行性等五大方面较为全面地分析了影响充电站选址的因素,并就主要影响因素构建了电动汽车充电站选址评价指标体系。接着构建了主成分分析优化的支持向量机评价模型,对各候选站址进行评价,根据评价结果的好坏对候选站址进行筛选。得到拟建充电站站址之后,本文把充电站定容问题转化成规划区内的充电需求分配问题,根据各个充电站分配到的充电需求量确定充电站的容量,构建了充电需求分配规划模型,并采用粒子群算法对该模型进行求解。文章最后选取了A市作为规划区,对本文提出的电动汽车充电站选址定容方法进行了实证分析,结合A市现有的14个充电站以及六个候选站址的数据,通过评价后保留了3个候选站址进行建站,再结合充电需求分配模型计算出3个充电站所服务区域的充电需求量,计算出各充电站的容量。结果证明,采用这一套方法解决电动汽车充电站的选址定容问题具有较强的快捷性及实用性。

关键词：电动汽车充电站选址定容主成分分析支持向量机粒子群算法

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高速公路网电动汽车充电站选址与定容分析

智能城市应用 2022年第1期5卷 14-16页

作者：姜迅云南省交通投资建设集团有限公司云南昆明650000

现代高速公路是我国交通运输的重要基础设施,一般长途出行的车辆都会选择高速公路来行驶,而电动汽车在近些年的发展水平持续上升,电动汽车的普及能够改善能源利用问题,促进环境健康发展减少噪音污染,但是电动汽车对于充电需求的不断增长... 详细信息

现代高速公路是我国交通运输的重要基础设施,一般长途出行的车辆都会选择高速公路来行驶,而电动汽车在近些年的发展水平持续上升,电动汽车的普及能够改善能源利用问题,促进环境健康发展减少噪音污染,但是电动汽车对于充电需求的不断增长,对充电站建设提出更高的要求。因而文章对高速公路网电动汽车充电站选址与定容问题进行分析与研究。目的在于对高速公路电动汽车运行的基本特征进行明确,对电动汽车充电站选址期间需要注重的问题以及依据原则进行掌握,并在确定充电站选址之后对充电站容量确定方法进行分析。通过研究获得结论,实现对高速公路网运行的基本特征、高速公路网电动汽车充电站选址与定容方法的掌握,最后结合文章参与的充电站规划项目对选址和定容效果进行阐述。

关键词：高速公路网电动汽车充电站选址定容

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电动汽车充电站的电能质量综合治理研究

电动汽车充电站的电能质量综合治理研究

作者：吴青峰兰州理工大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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d-q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d-q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d-q变换算法改进型规则采样法谐波抑制无功补偿