纯电动汽车充电系统稳定性与谐波特性研究

发布时间：2020-03-08 18:31

【摘要】：纯电动汽车充电系统的稳定性与谐波特性随使用环境的改变而发生变化,本文以三相PWM整流器模块与DC-DC变换器模块组成的充电系统为研究对象,分析电网分布参数、动力电池特性、充电模块数量的变化对系统的稳定性、瞬态响应、谐波特性的影响,以便为纯电动汽车充电系统的设计提供理论和实践的支持。 首先,建立了理想工作环境中的三相PWM整流器在dq坐标系中的降阶线性小信号二端口模型与DC-DC变换器在恒压充电模式与恒流充电模式中的线性小信号二端口模型。理想工作环境中充电机数学模型的建立为充电机在非理想工作环境中的稳定性、瞬态响应与谐波特性分析奠定了数学基础。 在考虑输入电源与输出负载特性的情况下,建立了三相PWM整流器与DC-DC变换器的数学模型,找出了影响数学模型稳定性的关键因子。针对关键因子分析在理想使用环境下设计的充电机在非理想输入电源与非理想输出负载的情况下的稳定性与瞬态响应如何改变。研究表明：电源的输出阻抗与负载的输入阻抗共同作用影响充电系统的稳定性与瞬态响应,不同的负载类型对系统稳定性的影响程度不同,针对理想使用环境设计的充电机要留有足够的稳定裕量才能够在使用环境变化时仍然稳定。 在充电系统的两种基本结构,即共交流母线结构与共直流母线结构中,建立了三相PWM整流器与DC-DC变换器的数学模型,找出了影响系统稳定性的关键因子。针对关键因子分析充电机组成充电系统后的稳定性与瞬态响应如何改变。研究表明：在交流母线或直流母线容量足够大时,母线上可以同时稳定运行的充电模块数量仍然是有限的,该数量可以使用母线输出阻抗与充电模块输入阻抗比值的根轨迹在虚轴上分岔点处的增益来估计。 建立三相PWM整流器在dq坐标系中的Norton模型,将电网谐波电压与基波电压一同转换到dq坐标系中,分析电网输出阻抗与PWM整流器输入阻抗相互作用对电网中谐波电压引起的谐波电流的放大作用。研究表明：电网输出阻抗与三相PWM整流器的输入阻抗相互作用会放大电网中某些频率的谐波电压成分所产生的谐波电流。
【图文】：

充电站总体结构

1.2.1纯电动汽车充电系统结构常用的纯电动汽车充电系统基本结构如图1-2所示。共交流母线结构如图1-2(a)所示，，充电机的输入端为交流电压源，所有的充电机共用一条交流母线，这种结构的优点是，充电机可以模块化设计，单独调整，缺点是每个充电机都需要整流装置。共直流母线结构如图1-2 (b)所示，充电系统由一个大功率的PWM整流器将电网提供的交流电压转换成直流电压形成直流母线，直接给动力电池组充电的多个DC/DC变换器连接在直流母线上，这种结构便于对电能质量进行统一治理。输出扩流模式如图1- 2 (C)所示，为了增大充电机的功率可以将多个小功率充电机输出端并联使用，增加输出电流。在纯电动汽车充电站中，通常根据具体情况混合使用这三种充电结构
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72;TM46

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 姜久春;文锋;温家鹏;郭宏榆;时玮;;纯电动汽车用锂离子电池的建模和模型参数识别[J];电力科学与技术学报;2010年01期

2 马瑜;邱苍宇;张军明;钱照明;;全桥DC/DC变流器模块阻抗特性研究[J];电工技术学报;2007年07期

3 王建华;张方华;龚春英;陈小平;;电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计[J];电工技术学报;2007年08期

4 姚雨迎;张东来;徐殿国;;级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性[J];电工技术学报;2009年03期

5 杨晓平;张浩;马西奎;;基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控[J];电工技术学报;2009年08期

6 朱成花,严仰光;输入滤波器与开关变换器相互作用的分析[J];电力电子技术;2004年04期

7 李晶;姜久春;;纯电动汽车充电机输出阻抗特性[J];电机与控制学报;2012年07期

8 李晶;姜久春;;纯电动汽车充电机系统稳定性研究[J];电力自动化设备;2012年09期

9 李晶;姜久春;牛利勇;;电动汽车充电机输入阻抗特性分析[J];北京交通大学学报;2013年02期

10 李晶;姜久春;;纯电动汽车充电机模型[J];电机与控制学报;2013年04期

本文编号：2585629