基于电动汽车充电机谐波机理及其抑制分析.pdf

2014年 1O月 机械设计与制造工程 Oet．2014 第43卷 第 l0期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．10 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．10．015 电动汽车充电机谐波机理及其抑制分析 江 明 (国网南京供 电公司，江苏南京 210019) 摘要：电动汽车充电负荷作为一种非线性负载，研究充电机接入 电网后产生的谐波及其抑制具有 重要意义。通过建立并简化典型的单台电动汽车充电机模型，分析单台和多台充电机运行中产 生谐波的理论过程。利用MATLABSimulink工具建模仿真，得到输 出功率曲线和电流 F门 分析 结果，畸变率在 国标范围内。最后比较 了-3前通用的谐波抑制方式，建议采用并联型有源滤波器 (APF)为规模化应用后大量入 网的电动汽车充电机提供谐波治理。 关键词：电动汽车；充电机 ；谐波机理；有源滤波器 中图分类号：TM743 文献标识码 ：B 文章编号：2095—509X(2014)10—0065—04 电动汽车充电站 (桩)配置的充电机是采用三 于观察整个充 电过程电流的变化情况，因此将其近 相整流桥、DC／DC功率变换单元等结构组成的非 似等效。目前电池充 电策略常采用典型的两阶段 线性电力电子设备，其在接入配电网工作时，作为 充电方法，即前半段恒流限压、后半段恒压限流。 电网非线性负载，必然产生谐波电流，因而降低电 相对于工频周期(0．02s)来说，动力蓄电池充 电过 网功率因数，污染公用电网。因此在建设电动汽车 程所需时间很长 (4～6h)，在数个工频周期 内，都 充电站(桩)前，通过对充 电机进行仿真预测，计算 可近似假定充电机输出电流 ，。和输出电压 。是 注入 电力系统 的谐波，参 照 国家标 准 GB／T 恒定直流的，即高频功率变换电路工作在恒功率状 14549．93《电能质量公用电网谐波》，以判断选择 态，当输入电压升高时，输入电流须相应降低。故 的设备是否合理、是否需要配置谐波抑制单元。 在完整的充 电过程 中，可 以用非线性变化的电阻 R 近似模拟高频功率变换电路等效输入阻抗。 1 充电机谐波分析 uI u 叼 × 叼 ×u ，1、 1．1 充 电机原理和模型 百 一 以常规充电方式下充电机为例。常规充电方 式中： ，，l，P。分别是高频功率变换电路输入电 式指采用小电流恒压或恒流充 电，充电电流较低 ， 压、电流和功率； ，，。，P。分别是输 出电压、电流 一 般在 15A左右。电网输入 的三相交流 电流通过 和功率；田是功率变换模块效率。 整流电路，经滤波电路为高频 DC／DC功率变换单 充电机近似等效模型如图2所示，R 是代替 元提供直流输入，功率变换电路的输出经滤波电路 功率变换单元的非线性电阻。 为车用动力电池充电，原理图如图1所示，图中 表示滤波电感，C表示滤波电容 ¨ 。 装整置流 =}u 装整置流卜 变单功‘率换元输滤出 图2 充电机简化等效模型 波