[发明专利]一种电动汽车双向充放电系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车双向充放电技术领域，尤其涉及一种电动汽车双向充放电设计方法。

背景技术

充电机是实现电动汽车与电网间能量互动的主要设备，主要由整流装置、DC-DC变换器以及滤波装置构成。因涉及到整流环节，充电机充电过程中会有谐波产生，而谐波对公用电网危害较大，因此应采取相应的抑制措施。

电动汽车以电能为动力，当作为普通负载时，会增加电网的负荷，若大量电动汽车存在充电时间的重叠，对电网造成的负面影响较大，若为储能单元，可为电网的稳定、安全运行提供支撑；电动汽车与电网的能量交互通过充电机实现，由于涉及到整流环节，造成了电动汽车充电机具有非线性特性，工作时可产生谐波电流，谐波注入电网会降低电网的电能质量，对公用电网造成污染，导致电力线路线损增加，加剧电气设备发热，降低电气设备的使用寿命，引起电力系统中重要电力设备如变压器的保护误动作，造成生产或运行的中断，带来重大的经济损失。电力系统运行的基本要求是安全、稳定，电动汽车与电网密切相关，研究电动汽车充放电行为对电网影响以及谐波抑制方法，既有利于电网的安全、稳定运行，又有利于电动汽车的发展，能够缓解能源和环境问题。

目前的研究主要通过测量与仿真的手段，分析充电站工作时产生的谐波特性以及谐波对电力系统的影响，并提出了相应的抑制谐波技术。国内的研究集中在谐波分析与抑制方面，如文献“电动汽车充电机(站)谐波问题的研究”,2008，北京交通大学，硕士论文，利用Simulink仿真软件搭建充电机的仿真模型，研究仿真数据及充电站谐波特点，提出一种简化的充电站谐波工程算法，最后验证了该算法在实际工程中的可用性；文献“电动汽车充电站谐波抑制方法的对比分析”，电力系统保护与控制，第40卷第19期，2012年10月1日，根据实际充电站采用的谐波抑制措施，选择三种典型的形式，即十二脉整流、有源电力滤波器(APF)、PWM整流三种抑制方式，通过仿真比较这三种方法的优缺点，并提出相应的改进措施，为谐波抑制提供理论基础；中国专利CN103595051A公开了一种有源电力滤波器谐波电流跟踪控制方法，该发明中采用有源滤波器进行谐波抑制，这种有源滤波器容量一般有限，不能单独应用于大功率滤波场合。中国专利CN105811419A公开了一种精确抑制电网谐波的控制方法，该发明中是需要将生成的PWM驱动信号输送给谐波抑制控制器，再由谐波抑制控制器的功率变换电路经电抗器输送给电网,需要经过谐波抑制措施后才能保证电网的安全性。

充电站常用整流结构主要为六脉波整流，而对于PWM整流以及十二脉波整流应用于电动汽车充电站的实例较少，较为常用的谐波抑制方法是采用无源滤波或有源滤波，这种谐波抑制方法是谐波产生后再进行消除，且无源滤波器滤波性能易受系统参数的影响，

发明内容

为克服现有技术中存在的电动汽车充放电产生谐波的问题，本发明提供了一种电动汽车双向充放电系统设计方法。

本发明提供了一种电动汽车双向充放电系统设计方法，其创新点在于：所述双向充放电设计方法包括以下具体步骤：

S1，建立由网侧电源、PWM整流器、DC-DC变换器以及蓄电池组成的电

动汽车充放电模型；其中PWM整流器采用三相PWM整流器；

S2，确定主电路参数取值范围；主电路参数包括交流侧电感参数和直流侧

电容参数；

S3，设定三相PWM整流器控制策略分析谐波特性；

S4，搭建仿真模型，仿真分析验证理论分析的正确性。

进一步的，所述步骤S1中电动汽车充放电模型采用电动汽车充放电系统拓扑结构。

进一步的，所述步骤S2中确定交流侧电感参数的具体步骤如下：S21，确定交流侧电感参数的条件，分为条件a和条件b；S22，根据条件a和条件b，设定所述交流侧电感参数取值范围。

进一步的，所述条件a为电感上的压降规定小于电源相电压的30％；所述条件b为交流侧电流的最大超调量在一个开关周期内，在只考虑基波情况下，取小于或等于交流侧额定相电流峰值的20％。

进一步的，所述交流侧电感参数取值范围为

进一步的，所述步骤S2中直流侧电容参数取值范围为

进一步的，三相PWM整流器控制策略包括：整流方向和逆变方向；三相PWM整流器控制策略的整流方向采用电流内环和电压外环的双闭环控制，实现直流侧电压可控以及系统的单位功率因数运行，并得到正弦电流；所述三相PWM整流器的逆变方向采用恒功率控制策略。

进一步的，所述仿真模型采用双闭环控制系统仿真模型，采用前馈解耦控制策略进行控制。