用于EV非车载充电机现场检测的轻量化可控充电负载研究
发布时间：2022-01-02 16:52
目前,电动汽车非车载充电机现场检测时普遍使用能量消耗型直流电子负载。检测过程中充电电能全部以热能的形式散发,浪费了大量能量。并且能耗型直流电子负载的体积大、重量重,使用时受到一些外部因素的限制,例如测试车辆的空间、载重和地下车库限高等。另外,电子负载无法模拟动力电池的特性,不能反映检测过程对动力电池组的影响。针对非车载充电机现场检测存在的上述缺点,论述了用于EV非车载充电机现场检测的轻量化可控充电负载方案的可行性。提出了一种用于EV非车载充电机现场检测的轻量化可控充电负载方案,采用两级拓扑结构,前级为负载模拟环节,后级为节能环节。节能环节具有两种工作模式:直流储存模式和交流回馈模式。采用软开关技术、交错并联技术和空间矢量调制技术（SVPWM）来提高充电负载的性能。设计了主电路参数。对于负载模拟环节,研究了其工作原理和控制方法,使充电负载实现四种典型的控制模式:恒定电压,恒定电流,恒定功率和恒定电阻。通过仿真验证了四种控制模式和零电压开关的实现。为了使充电负载实现动力电池特性,提出模拟动力电池特性的充电负载控制方案,并在动力电池SOC估算方法中引入时间系数,通过实验验证了控制方案和时间系...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文献[21]提出自动测试系统框图
华北电力大学硕士学位论文3以实现充电机电气性能的测量和分析。其测试方法的系统框图如图1-1所示。图1-1文献[21]提出自动测试系统框图文献[22]提出了一种电动汽车充电桩现场检测方法。其测试平台由功率模块、测试模块和评估模块组成，结构示意图如图1-2所示。其中功率模块包括负载模块和被测充电桩，测试模块包括示波器、电能质量分析仪以及传感器等，评估模块包括工控机等控制系统。其中负载模块为程控电子负载和电阻负载。图1-2文献[22]检测系统框图传统能耗型直流电子负载的工作原理是通过控制电子负载的输入电压或输入电流使电子负载呈现不同的等效电阻值来实现负载模拟功能。电子负载经历了开关管投切电阻器、功率三极管、功率MOSFET、功率IGBT的发展过程，逐渐朝着大功率、数字化、模块化的方向发展。例如chroma(中茂）、博计、艾德克斯（ITECH）、费思（Faith)等公司所售的能耗型直流电子负载都具有四种工作模式：恒流(CC)、恒压(CV)、恒功率（CW）和恒阻(CR)，它们性能优越，操作便捷，已经得到了广泛的应用。然而，由于直流电子负载是通过晶体管的耗散功率直接消耗能量，所以需要配备大尺寸的散热器，导致直流电子负载体积和重量大[23]。因此，用于非车载充电机现场检测时受到移动检测车辆车辆的空间、载重以及地下车库限高
的功能,又可以将充电电能返回至电网或输入端,从而大大节约了能源。若能馈型电子负载的效率为90%，则90%的能量可以回馈到电网，消耗的能量仅为变流器的开关损耗和线路损耗，同时降低了散热要求，散热器的体积和重量相应减校因此能量回馈型电子负载的体积和重量变得更校另一方面,能量回馈型电子负载中的变流器在工作在高频开关状态,与一般工作在线性放大状态的传统电子负载相比,它可实现大功率应用的要求,已成为电子负载发展的必然趋势。上世纪90年代，Osullivan和Gupta[28]首次提出了一种能量回馈型直流电子负载的模型，如图1-3所示。该方法对被测电源的电压要求很高，必须高于电网电压峰值，为顺利并网采用了多个被测电源串联的方法。另外，该电子负载采用单级结构，DC/AC变换器需要同时完成负载模拟功能和并网功能，对控制器的设计要求很高。图1-3文献[28]所提出的能馈型电子负载拓扑文献[29]提出了一种能馈型直流电子负载，如图1-4所示。该电子负载由三级级联构成。其中，Boost变换器起负载模拟和升压功能；Buck变换器的功能是稳定直流母线电压；逆变器将能量回馈到电网。该拓扑的缺点是结构复杂、效率较低。图1-4文献[29]所提出的能馈型电子负载拓扑文献[30]提出的拓扑结构由两环节组成，如图1-5所示。Cuk变换器为负载模拟环节，DC/AC变换器为能量回馈环节，该结构相较于文献[29]提出的拓扑结构，前级采用Cuk变换器，其优势在于输入电流和输出电流的独立控制，
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车充电机运行状态多指标综合评估[J]. 杨月新,车延博,杨立勋. 电力自动化设备. 2018(03)
[2]电动汽车充电桩现场检测技术研究探讨[J]. 游力,甘依依,刘曼佳,严屏. 湖北电力. 2016(10)
[3]基于虚拟电池技术的电动汽车充电设备测试系统[J]. 颜湘武,王丽娜,李艳艳,谷建成,张波,尹菲菲,张合川. 电力自动化设备. 2014(11)
[4]能馈式电子负载中高压输出直流模块的研究[J]. 李敬,马皓. 电力电子技术. 2013(02)
[5]电动汽车充电负荷与调度控制策略综述[J]. 王锡凡,邵成成,王秀丽,杜超. 中国电机工程学报. 2013(01)
[6]电动汽车发展前景与关键因素分析[J]. 郭春林,甄子健,武力,肖湘宁. 汽车工程. 2012(09)
[7]纯电动汽车充电机系统稳定性研究[J]. 李晶,姜久春. 电力自动化设备. 2012(09)
[8]基于MATLAB的三电平逆变器SVPWM仿真研究[J]. 鹿水,陈其工,江明. 安徽工程大学学报. 2012(01)
[9]电动汽车接入电网的影响与利用[J]. 胡泽春,宋永华,徐智威,罗卓伟,占恺峤,贾龙. 中国电机工程学报. 2012(04)
[10]电动汽车传导式充电机关键技术[J]. 颜湘武,肖湘宁,张波,范辉. 电力电子技术. 2011(12)
硕士论文
[1]谐波补偿型能量自回馈电子负载设计[D]. 邓庭辉.华南理工大学 2019
[2]程控电子负载的研发[D]. 刘洪.南昌大学 2018
[3]400kW能量回馈型电子负载的设计与实现[D]. 童炎.湖北工业大学 2018
[4]谐波补偿式能馈电子模拟负载研究[D]. 雷焕恒.华南理工大学 2018
[5]高效能馈型直流电子负载及控制策略研究[D]. 罗海松.华南理工大学 2018
[6]基于PWM的馈能电子负载设计[D]. 周宪枫.苏州大学 2017
[7]微电网用单相能馈型模拟负载的控制问题研究[D]. 李凯.辽宁工业大学 2016
[8]基于交错并联技术的升降压DC/DC的研究[D]. 王杨.华北电力大学 2016
[9]可编程式能馈型直流电子负载研究[D]. 沈栋.华南理工大学 2016
[10]75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器的设计[D]. 李顺毅.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3564538
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文献[21]提出自动测试系统框图
华北电力大学硕士学位论文3以实现充电机电气性能的测量和分析。其测试方法的系统框图如图1-1所示。图1-1文献[21]提出自动测试系统框图文献[22]提出了一种电动汽车充电桩现场检测方法。其测试平台由功率模块、测试模块和评估模块组成，结构示意图如图1-2所示。其中功率模块包括负载模块和被测充电桩，测试模块包括示波器、电能质量分析仪以及传感器等，评估模块包括工控机等控制系统。其中负载模块为程控电子负载和电阻负载。图1-2文献[22]检测系统框图传统能耗型直流电子负载的工作原理是通过控制电子负载的输入电压或输入电流使电子负载呈现不同的等效电阻值来实现负载模拟功能。电子负载经历了开关管投切电阻器、功率三极管、功率MOSFET、功率IGBT的发展过程，逐渐朝着大功率、数字化、模块化的方向发展。例如chroma(中茂）、博计、艾德克斯（ITECH）、费思（Faith)等公司所售的能耗型直流电子负载都具有四种工作模式：恒流(CC)、恒压(CV)、恒功率（CW）和恒阻(CR)，它们性能优越，操作便捷，已经得到了广泛的应用。然而，由于直流电子负载是通过晶体管的耗散功率直接消耗能量，所以需要配备大尺寸的散热器，导致直流电子负载体积和重量大[23]。因此，用于非车载充电机现场检测时受到移动检测车辆车辆的空间、载重以及地下车库限高
的功能,又可以将充电电能返回至电网或输入端,从而大大节约了能源。若能馈型电子负载的效率为90%，则90%的能量可以回馈到电网，消耗的能量仅为变流器的开关损耗和线路损耗，同时降低了散热要求，散热器的体积和重量相应减校因此能量回馈型电子负载的体积和重量变得更校另一方面,能量回馈型电子负载中的变流器在工作在高频开关状态,与一般工作在线性放大状态的传统电子负载相比,它可实现大功率应用的要求,已成为电子负载发展的必然趋势。上世纪90年代，Osullivan和Gupta[28]首次提出了一种能量回馈型直流电子负载的模型，如图1-3所示。该方法对被测电源的电压要求很高，必须高于电网电压峰值，为顺利并网采用了多个被测电源串联的方法。另外，该电子负载采用单级结构，DC/AC变换器需要同时完成负载模拟功能和并网功能，对控制器的设计要求很高。图1-3文献[28]所提出的能馈型电子负载拓扑文献[29]提出了一种能馈型直流电子负载，如图1-4所示。该电子负载由三级级联构成。其中，Boost变换器起负载模拟和升压功能；Buck变换器的功能是稳定直流母线电压；逆变器将能量回馈到电网。该拓扑的缺点是结构复杂、效率较低。图1-4文献[29]所提出的能馈型电子负载拓扑文献[30]提出的拓扑结构由两环节组成，如图1-5所示。Cuk变换器为负载模拟环节，DC/AC变换器为能量回馈环节，该结构相较于文献[29]提出的拓扑结构，前级采用Cuk变换器，其优势在于输入电流和输出电流的独立控制，
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车充电机运行状态多指标综合评估[J]. 杨月新,车延博,杨立勋. 电力自动化设备. 2018(03)
[2]电动汽车充电桩现场检测技术研究探讨[J]. 游力,甘依依,刘曼佳,严屏. 湖北电力. 2016(10)
[3]基于虚拟电池技术的电动汽车充电设备测试系统[J]. 颜湘武,王丽娜,李艳艳,谷建成,张波,尹菲菲,张合川. 电力自动化设备. 2014(11)
[4]能馈式电子负载中高压输出直流模块的研究[J]. 李敬,马皓. 电力电子技术. 2013(02)
[5]电动汽车充电负荷与调度控制策略综述[J]. 王锡凡,邵成成,王秀丽,杜超. 中国电机工程学报. 2013(01)
[6]电动汽车发展前景与关键因素分析[J]. 郭春林,甄子健,武力,肖湘宁. 汽车工程. 2012(09)
[7]纯电动汽车充电机系统稳定性研究[J]. 李晶,姜久春. 电力自动化设备. 2012(09)
[8]基于MATLAB的三电平逆变器SVPWM仿真研究[J]. 鹿水,陈其工,江明. 安徽工程大学学报. 2012(01)
[9]电动汽车接入电网的影响与利用[J]. 胡泽春,宋永华,徐智威,罗卓伟,占恺峤,贾龙. 中国电机工程学报. 2012(04)
[10]电动汽车传导式充电机关键技术[J]. 颜湘武,肖湘宁,张波,范辉. 电力电子技术. 2011(12)
硕士论文
[1]谐波补偿型能量自回馈电子负载设计[D]. 邓庭辉.华南理工大学 2019
[2]程控电子负载的研发[D]. 刘洪.南昌大学 2018
[3]400kW能量回馈型电子负载的设计与实现[D]. 童炎.湖北工业大学 2018
[4]谐波补偿式能馈电子模拟负载研究[D]. 雷焕恒.华南理工大学 2018
[5]高效能馈型直流电子负载及控制策略研究[D]. 罗海松.华南理工大学 2018
[6]基于PWM的馈能电子负载设计[D]. 周宪枫.苏州大学 2017
[7]微电网用单相能馈型模拟负载的控制问题研究[D]. 李凯.辽宁工业大学 2016
[8]基于交错并联技术的升降压DC/DC的研究[D]. 王杨.华北电力大学 2016
[9]可编程式能馈型直流电子负载研究[D]. 沈栋.华南理工大学 2016
[10]75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器的设计[D]. 李顺毅.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3564538
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