电动汽车充换电站变流器及有序充电控制策略研究

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1、硕士学位论文电动汽车充/换电站变流器及有序充电控制策略研究RESEARCHONCONVERTERCONTROLANDORDERLYCHARGINGSTRATEGYOFELECTRICVEHICLECHARGINGSTATION王小梅哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM76学校代码：10213国际图书分类号：621.31密级：公开工学硕士学位论文电动汽车充/换电站变流器及有序充电控制策略研究硕士研究生：王小梅导师：刘瑞叶教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：

2、2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM76U.D.C:621.31DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCONVERTERCONTROLANDORDERLYCHARGINGSTRATEGYOFELECTRICVEHICLECHARGINGSTATIONCandidate：WangXiaomeiSupervisor：Prof.LiuRuiyeAcademicDegreeAppliedfor：Maste

3、rofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电动汽车的迅速发展缓解了全球能源和环境压力，同时，电动汽车入网给电网也带来了新的问题：一方面，充电设施设计或控制不当

4、，可能会向电网注入大量的谐波电流，降低功率因数，严重影响电网的正常运行；另一方面，电动汽车的充电行为表现出明显的随机性，大规模电动汽车无序充电会产生不良的高峰负荷，造成配电网负荷“峰上加峰”的现象。针对上述问题，本文对电动汽车充/换电站的控制以及电动汽车有序充电策略进行了研究。对“晶闸管相控型整流+DC/DC功率变换”结构的充电机进行建模仿真，分析电动汽车充电对电网电能质量的影响。并针对相控型充电机充电过程中谐波污染严重和低功率因数等问题对充电机拓扑结构进行设计，采用“H桥级联多电平变流器+双向DC/DC

5、功率变换器”的结构。建立充电机的数学模型，并结合电池的特性，研究了双向充电机对电池充放电的控制思路。基于电池充放电对充电机的要求，对H桥级联多电平变流器直流侧电压和交流侧电流进行控制。直流侧主要对相与相之间的电压均衡和相内桥路之间的电压均衡进行控制；交流侧选择直接电流控制，结合固定开关频率PWM电流控制和滞环PWM电流控制方法的原理及各自的优缺点，提出准固定开关频率的滞环PWM电流控制方法。通过建立虑及电池SOC、充电机功率因数、网侧谐波的电池充放电系统模型，验证了所采用控制方法的有效性。结合电动汽车运行

6、及停放规律，采用蒙特卡洛方法分析电动汽车无序充电时的功率需求，为了减小无序充电对电网日负荷的负面影响，建立了以降低电网负荷峰谷差和减小电网负荷波动为目标的电动汽车有序充电控制模型，并采用粒子群优化算法对模型求解，将有序充电和无序充电进行对比，仿真结果表明，本文采用的有序充电控制策略实现了对电网的削峰填谷，减小了负荷波动，提高了负荷率和电压水平。本课题得到了国家自然科学基金国际（地区）合作交流项目《智能电网与电动汽车环境友好集成与交互基础理论和关键技术研究》的资助。关键词：电动汽车；充/换电站；H桥级联多电

7、平；变流器控制；有序充电-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTherapiddevelopmentofelectricvehicleshasrelievedtheglobalenergyandenvironmentpressure.Atthesametime,electricvehiclesaccesstothepowergridhasbroughtnewproblems.Ontheonehand,electricvehiclechargingfacilitiesdesignedorcon

8、trolledimproperly,mayinjectalotofharmoniccurrenttothepowergrid,andreducethepowerfactor,sothatitcanaffectthenormaloperationofthepowergridseriously.Ontheotherhand,thedisorderchargingofelectricvehiclescanproduceabadpea