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基于复合控制的车载充电机谐波抑制策略

汇报时间：2024-01-29

汇报人：

目录

引言

车载充电机谐波问题概述

复合控制策略设计

仿真与实验验证

谐波抑制效果评估

结论与展望

引言

01

电动汽车的快速发展对充电设施提出了更高要求

车载充电机作为电动汽车的重要组成部分，其性能直接影响充电效率和电网质量

谐波问题是车载充电机面临的主要挑战之一，抑制谐波对于提高充电机性能和保护电网稳定具有重要意义

01

国外研究现状

介绍国外在车载充电机谐波抑制方面的研究进展和主要成果

02

国内研究现状

概述国内相关领域的发展现状和存在的问题

03

国内外研究对比

分析国内外在谐波抑制策略、方法和技术应用等方面的差异和优劣

明确本文旨在解决车载充电机谐波抑制问题，提高充电效率和电网质量

具体阐述本文的研究对象、研究方法和实验方案等，包括谐波抑制策略的设计、实验平台的搭建和实验结果的分析等

车载充电机谐波问题概述

02

车载充电机中的开关电源、逆变器等非线性负载是谐波的主要来源。

电网中存在的谐波电压会导致充电机产生谐波电流。

电网电压畸变

非线性负载

01

02

03

谐波会导致充电机功率因数降低，增加电能损耗。

增加电能损耗

谐波会对充电机内部的电子元件造成损害，缩短设备使用寿命。

影响设备性能

谐波会对车载通信系统产生干扰，影响通信质量。

干扰通信系统

谐波频率高

车载充电机产生的谐波频率通常较高，主要集中在开关频率的整数倍附近。

谐波幅值大

由于车载充电机通常采用大功率开关电源，因此产生的谐波幅值较大。

谐波成分复杂

车载充电机中的非线性负载种类繁多，导致产生的谐波成分复杂，难以用单一方法进行抑制。

03

02

01

谐波抑制策略应具有较高的效率，以减小对充电机性能的影响。

高效率

谐波抑制策略应具有较宽的频带范围，以适应不同频率的谐波抑制需求。

宽频带

谐波抑制策略应具有良好的稳定性，以保证在各种工况下都能有效地抑制谐波。

稳定性

谐波抑制策略应易于实现，以降低系统复杂度和成本。

易实现

复合控制策略设计

03

01

基于复合控制的车载充电机谐波抑制策略总体架构包括：输入滤波器、整流器、逆变器、输出滤波器以及控制系统。

02

输入滤波器用于滤除电网中的谐波，保证充电机输入电流的正弦波形；整流器将交流电转换为直流电；逆变器将直流电转换为交流电供给电池充电；输出滤波器用于滤除逆变器输出中的谐波。

03

控制系统采用复合控制策略，包括电流内环控制和电压外环控制，实现对充电机输入电流和输出电压的精确控制，达到谐波抑制的目的。

电流内环控制采用比例-积分（PI）控制器，实现对充电机输入电流的快速跟踪和精确控制。

通过采集电网电压和充电机输入电流，计算得到电流误差信号，经过PI控制器调节后输出PWM信号，控制整流器的开关状态，从而实现对输入电流的闭环控制。

电流内环控制可以提高系统的动态响应速度和稳态精度，有效抑制谐波的产生。

电压外环控制采用比例-积分-微分（PID）控制器，实现对充电机输出电压的稳定控制。

02

通过采集电池端电压和充电机输出电压，计算得到电压误差信号，经过PID控制器调节后输出PWM信号，控制逆变器的开关状态，从而实现对输出电压的闭环控制。

03

电压外环控制可以确保充电机在不同负载条件下的输出电压稳定，提高系统的稳定性和可靠性。

01

复合控制策略的实现方法包括硬件电路设计和软件算法设计两部分。

软件算法设计需要编写相应的控制程序，实现电流内环控制和电压外环控制的算法逻辑。同时，还需要考虑系统保护、故障诊断等功能，确保控制系统的安全性和可靠性。

硬件电路设计需要选用高性能的处理器和精确的模拟电路元器件，搭建完整的控制系统硬件平台。

仿真与实验验证

04

01

建立车载充电机及其控制系统的仿真模型，包括主电路拓扑、控制策略、谐波抑制算法等。

02

根据实际需求和系统特性，设置仿真模型的参数，如输入电压、输出电压、输出功率、开关频率等。

03

为了模拟实际工作环境，可以在仿真模型中加入电网谐波、负载变化等扰动因素。

通过仿真得到车载充电机在不同工况下的输出电压、电流波形以及谐波含量等关键指标。

分析仿真结果，评估控制策略对谐波抑制的效果，包括谐波畸变率、谐波含量等指标的改善情况。

针对仿真结果中存在的问题和不足，对控制策略进行优化和改进，提高谐波抑制效果。

搭建车载充电机的实验平台，包括主电路、控制电路、测量设备等。

根据实验需求，选择合适的测量设备和测试方法，如示波器、功率分析仪、谐波分析仪等。

制定详细的实验步骤和测试方案，包括实验前的准备工作、实验过程中的操作注意事项以及实验后的数据处理和分析方法。

通过实验得到车载充电机在实际工作环境下的输出电压、电流波形以及谐波含量等关键指标。

将实验结果与仿真结果进行对比分析，验