【摘要】 隨著全球環(huán)境污染的加劇、石油資源的日益枯竭,電動(dòng)汽車因以電代油,具有零排放、無污染、低噪聲等優(yōu)點(diǎn),越來越受到各國(guó)政府和汽車企業(yè)的重視,成為實(shí)現(xiàn)本國(guó)的可持續(xù)發(fā)展一個(gè)重要手段,近幾年發(fā)展十分迅速。因此,電動(dòng)汽車一些關(guān)鍵技術(shù)逐步成為目前研究的熱點(diǎn)。針對(duì)電動(dòng)汽車充電站工作過程中引起的電能質(zhì)量問題,搭建了電動(dòng)汽車充電站的仿真模型,并在該模型的基礎(chǔ)上分別對(duì)單臺(tái)和多臺(tái)電動(dòng)汽車充電機(jī)投運(yùn)后引起的諧波和無功問題進(jìn)行了研究。總結(jié)出了單臺(tái)和多臺(tái)電動(dòng)汽車充電機(jī)運(yùn)行過程中諧波和無功的特點(diǎn),為下面電能質(zhì)量的治理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行了分類,對(duì)各自的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。在考慮電動(dòng)汽車充電站并網(wǎng)運(yùn)行過程中諧波和無功的特點(diǎn)的前提下,利用一種注入式混合型有源電力濾波器來治理電能質(zhì)量。在濾波過程中,有源電力濾波器既不承受基波電壓也不承受基波電流,從而減小了有源電力濾波器的容量,降低了治理成本,并兼具有源電力濾波器和無源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn),既能治理諧波也能補(bǔ)償無功。分析了混合型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)和工作原理,針對(duì)電動(dòng)汽車充電站諧波的特點(diǎn)對(duì)無源部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在混合型有源電力濾波器控制過程中,針對(duì)現(xiàn)階段電網(wǎng)諧波和無功檢測(cè)方法中普遍存在的時(shí)延、檢測(cè)精度低等不足,利用一種改進(jìn)型d-q變換的算法來檢測(cè)諧波和無功。該方法對(duì)三相電流與電壓進(jìn)行d-q變換后,再對(duì)相應(yīng)的分量進(jìn)行分離,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波與無功電流的檢測(cè),具有檢測(cè)速度快、精度高、能夠檢測(cè)出n次諧波電流的優(yōu)點(diǎn)。利用改進(jìn)型規(guī)則采樣法進(jìn)行PWM調(diào)制,與傳統(tǒng)規(guī)則采樣法相比,實(shí)時(shí)性好,進(jìn)一步提高了調(diào)制精度。并進(jìn)行仿真將傳統(tǒng)控制方法與改進(jìn)型控制方法作比較,仿真結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)型控制方法的有效性和先進(jìn)性。重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。利用Matlab/Simulink模塊搭建系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行仿真,并且搭建了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果和用電能質(zhì)量分析儀采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：投入注入式混合型有源電力濾波器后,電動(dòng)汽車充電站的諧波電流總畸變率大大降低,無功得到補(bǔ)償,功率因數(shù)得到提高,從而驗(yàn)證了該方法的有效性和實(shí)用性。對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié),對(duì)下一步展開的工作和研究方向做出了展望。 

第1章緒論

1.1課題的研究背景與意義
由于存在行駛里程有限、蓄電池使用壽命短、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，電動(dòng)汽車在我國(guó)的普及度還不是很高⑷。但隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，石油資源的日益枯竭及其價(jià)格的不斷升高，技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)家政策的大力支持，電動(dòng)汽車價(jià)格的不斷降低，在不久的將來電動(dòng)汽車必將成為主流，發(fā)展?jié)摿Σ豢尚☆H。由此可以得出結(jié)論：電動(dòng)汽車是未來汽車行業(yè)發(fā)展的方向，應(yīng)該全力發(fā)展，并對(duì)電動(dòng)汽車的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)展開研究。

1.2電動(dòng)汽車的發(fā)展?fàn)顩r
汽車發(fā)達(dá)國(guó)家由于受到石油資源和環(huán)境污染的巨大壓力，率先進(jìn)行了“非石油能源零污染汽車”的研究，電動(dòng)汽車則處于在該研究領(lǐng)域的前沿。美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬為進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)汽車及充電站的發(fā)展而推出了加速電動(dòng)汽車的制造與部署計(jì)劃。美國(guó)能源部牽頭實(shí)施了計(jì)劃，通過免費(fèi)為電動(dòng)汽車的用戶建設(shè)家用充電樁來推廣電動(dòng)汽車的使用。日本從1971年，由工業(yè)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)承擔(dān)了電動(dòng)汽車的研究任務(wù)。這一項(xiàng)目為期6年，由政府、研究部門和私人企業(yè)共同承擔(dān)，投入資金達(dá)57億日元。此外，歐洲國(guó)家也紛紛推出自己的電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃。在這些政策的刺激下，各大車企也紛紛推出了自己的電動(dòng)汽車車型，其中包括三菱、日產(chǎn)葉子、道奇、寶馬、奔馳、福特福克斯電動(dòng)版、特斯拉、豐田等。電動(dòng)汽車車型的豐富及價(jià)格的不斷降低，進(jìn)一步提高了電動(dòng)汽車的銷量。
.............

第2章電動(dòng)汽車充電站的結(jié)構(gòu)及充電方式

2.1電動(dòng)汽車充電站的結(jié)構(gòu)
電動(dòng)汽車充電站結(jié)構(gòu)圖如圖2.1充電站采用10kV供電,釆用dy11接法。每個(gè)充電站有40臺(tái)充電機(jī)，并含有計(jì)量裝置、電能質(zhì)量治理裝置。


2.2電動(dòng)汽車充電機(jī)的種類及特點(diǎn)
目前，電動(dòng)汽車充電方式主要有充電模式和更換電池模式，這種充電方式的一個(gè)共同特點(diǎn)是利用專用插座從電網(wǎng)獲得電能。充電模式可分為普通充電和快速充電。普通充電又叫慢速充電，該充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電，以相當(dāng)?shù)偷某潆婋娏鳛樾铍姵爻潆�，充電時(shí)間要持續(xù)個(gè)多小時(shí)，相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本相對(duì)比較低。電動(dòng)汽車家用充電設(shè)施（車載充電機(jī)）和小型充電站多采用這種充電方式。車載充電機(jī)是純電動(dòng)轎車的一種最基本的充電設(shè)備。電機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)配置固定在車上或放在后備箱里。由于只需將車載充電器的插頭插到停車場(chǎng)或家中的電源插座上即可進(jìn)行充電，因此充電過程一般由客戶自己獨(dú)立完成。這種充電方式對(duì)電網(wǎng)沒有特殊要求，只要能夠滿足照明要求的供電質(zhì)量就能夠使用。由于在家中充電通常是晚上或者是在電低谷期，有利于電能的有效利用，因此電力部門一般會(huì)給予電動(dòng)汽車用戶一些優(yōu)惠，例如電低谷期充電打折。快速充電是以的高充電電流在短時(shí)間內(nèi)為蓄電池充電�？焖俪潆娨部煞Q為迅速充電或應(yīng)急充電，其目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充滿電，充電時(shí)間應(yīng)該與燃油車的加油時(shí)間接近。大型充電站（機(jī)）多采用這種充電方式。

第3章電動(dòng)汽車充電站電能質(zhì)量分析.............11
3.1電動(dòng)汽車充電站諧波和無功的分析....................11
3.2仿真結(jié)論...................14
第4章電動(dòng)汽車充電站電能質(zhì)量治理....................15
4.1電能質(zhì)量治理方法的分類...............................15
4.2諧波抑制和無功補(bǔ)償方法分析................15
第5章系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)仿真及實(shí)驗(yàn).......................32
5.1系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)......................32
5.2仿真結(jié)果及其分析.............34

第5章系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)仿真及實(shí)驗(yàn)

5.1系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)
在HAPF裝置中，采用的控制方案，控制為諧波電壓源，不承擔(dān)基波電壓，基波電壓由無源濾波器承擔(dān)，因此在很大程度上降低了有源電力濾波器的容量。裝置逆變器的容量知可用下式確定：有源逆變器輸出電壓中不但含有所需要的補(bǔ)償電壓外，而且還含有因功率器件開斷所引起的高頻毛刺。若將有源逆變器輸出電壓直接加于注入支路，必將給電網(wǎng)帶來新的高頻污染。因此，必須增加輸出濾波器來濾除逆變器引起的高頻毛刺。由于逆變器輸出的電壓頻譜主要為低頻有效諧波頻率和高頻開關(guān)毛刺頻率，為了避免將這兩種信號(hào)過度放大，而導(dǎo)致電路元件過壓、過流，一般使輸出濾波器中電感和電容的諧振頻率滿足其中代表逆變器輸出補(bǔ)償諧波的最大頻率，代表載波頻率。

5.2仿真結(jié)果及其分析
為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的實(shí)用性，本文搭建了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，元件參數(shù)與仿真參數(shù)相同。如圖的硬件系統(tǒng)由分別負(fù)責(zé)諧波分析、波輸出、系統(tǒng)對(duì)外通訊等模塊構(gòu)成。有源電力濾波器的三相橋式逆變器采用了智能功率模塊。智能功率模塊是集門極驅(qū)動(dòng)和短路、過流、欠壓、過熱等保護(hù)功能于一體的功率器件，其結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、工作可靠，能大大地縮短產(chǎn)品的幵發(fā)和調(diào)試周期。但工作在較高的開關(guān)頻率,如會(huì)在關(guān)斷和開通的時(shí)候產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾，輕則導(dǎo)致系統(tǒng)上下位機(jī)通信失敗，重則導(dǎo)致模塊燒毀。引起過電流的主要因素是母線電感和緩沖電路及其元件內(nèi)部的雜散電感，而且電感越大，過電壓越大。因而，電路要求母線電感和緩沖電路及其元件內(nèi)部的雜散電感愈小愈好。控制系統(tǒng)是的核心，決定了的主要性能和指標(biāo)。
..........

總結(jié)與展望

本文通過搭建電動(dòng)汽車充電站的模型，得出了單臺(tái)和多臺(tái)電動(dòng)汽車充電機(jī)工作時(shí)的諧波和無功功率的特點(diǎn)，改進(jìn)了混合型的控制策略，解決了電動(dòng)汽車充電站諧波抑制和無功補(bǔ)償問題，相關(guān)研究工作總結(jié)如下：分析了電動(dòng)汽車充電站工作過程中對(duì)電網(wǎng)造成的電能質(zhì)量問題：應(yīng)用仿真軟件，搭建了電動(dòng)汽車充電站的仿真模型，分別對(duì)單臺(tái)和多臺(tái)電動(dòng)汽車充電機(jī)工作時(shí)的諧波和無功特點(diǎn)進(jìn)行了詳盡的分析，為下面電動(dòng)汽車充電站電能質(zhì)量的治理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。介紹了幾種傳統(tǒng)電能質(zhì)量的治理方法，針對(duì)傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，提出用一種注入式來治理電能質(zhì)量，對(duì)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明了注入式的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)越性。介紹了幾種傳統(tǒng)的諧波和無功電流的檢測(cè)方法和傳統(tǒng)規(guī)則采樣法，針對(duì)傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，提出用改進(jìn)型算法和改進(jìn)型規(guī)則采樣法進(jìn)行控制，并利用軟件進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所采用方法的正確性和優(yōu)越性。為了驗(yàn)證所采用方法的正確性和實(shí)用性搭建了仿真模型和實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，仿真結(jié)果和用電能質(zhì)量分析儀采集到的投入前后的對(duì)比數(shù)據(jù)顯示了該方法的優(yōu)越性和實(shí)用性。
...................

參考文獻(xiàn):

• [1] 張謙,韓維健,俞集輝,李春燕,史樂峰.  電動(dòng)汽車充電站仿真模型及其對(duì)電網(wǎng)諧波影響[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2012(02)
• [2] 胡澤春,宋永華,徐智威,羅卓偉,占愷嶠,賈龍.  電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的影響與利用[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(04)
• [3] 趙俊華,文福拴,楊愛民,辛建波.  電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的影響及其調(diào)度與控制問題[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2011(14)
• [4] 高賜威,張亮.  電動(dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)影響的綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2011(02)
• [5] 盧艷霞,張秀敏,蒲孝文.  電動(dòng)汽車充電站諧波分析[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2006(03)
• [6] 姜孝華,金濟(jì),Ale Emedi.  基于RLS算法的有源濾波器自適應(yīng)基波檢測(cè)方法(英文)[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào). 2006(01)
• [7] 李春卉.  電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究[J]. 汽車工業(yè)研究. 2005(05)
• [8] 曹秉剛,張傳偉,白志峰,李竟成.  電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(01)
• [9] 李圣清,羅飛,張昌凡.  基于i_p及i_q運(yùn)算方式的改進(jìn)型諧波電流檢測(cè)方法[J]. 電氣傳動(dòng). 2003(02)
• [10] 張秀娟,楊潮,唐志,劉炳,韓英鐸.  串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器注入電壓的研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2003(02)