电动汽车充电站对配电网电能质量的影响研究.doc

1、武汉晴川学院本科毕业论文武汉晴川学院电气与电子信息学院毕 业 设 计 说 明 书 题 目： 电动汽车充电站对配电网电能 质量的影响研究 专 业： 年 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 完成日期： 年 月 日电动汽车充电站对配电网电能质量的影响研究摘 要：在环境问题和能源问题日趋紧张的今天，以电动汽车EV为代表的新能源技术已经变成了经济发展和能源变革不可避免的趋势，而EV技术和配套产业的逐渐完善可以使得逐渐突出的环境污染问题以及能源短缺问题与社会经济发展之间的矛盾得到妥善解决。EV技术的发展目标要是用消耗清洁能源的电动汽车代替传统的消耗化石能源的燃油汽车，在新能源汽车产业的普及过程中，为电动

2、汽车EV提供能源的充电装置对配电系统的谐波污染问题逐渐成为新能源汽车大规模并网的需要突破的关键问题，如何消除新能源汽车并网对配电网电能质量的负面影响，使得配电系统能够安全稳定地运行成为当前电动汽车充电设备生产厂家和科研院所需要解决的问题。在目前的充电桩技术方案中，充电桩的充电设备中都存在大量的非线性电力电子器件，这些非线性器件的存在将使得电动汽车在充电的过程中出现谐波电流，这些谐波电流会通过充电站的并网变压器侵入到配电网中。谐波电流危害很大，一定程度上会导致配电系统电能质量下降，更为甚者会致使整个电力系统陷入瘫痪的状态。因此，我们需要对充电站的充电机进行谐波信号提取和分析，采用恰当的谐波抑制方

3、法来调整配网的电能质量，这对电力系统的安全可靠供电的保障具有非常重要的作用。本设计依照电动汽车充电机的数学模型搭建了相应的仿真模块，并设计了一系列抑制谐波产生的有效方法。 本课题结合充电过程中充电机等效电阻的变化情况对充电设备进行了深入分析研究，利用 Simulink 仿真软件分析充电过程中的产生的各次谐波波形以及谐波特性并搭建了充电装置的等效模型，制定了有效抑制谐波的方法，最后提出了一系列改进措施有效抑制谐波生成。关键词：电动汽车，充电装置，电能质量 Abstract: Today, with environmental issues and energy issues becoming i

4、ncreasingly tense, new energy technologies represented by electric vehicle EVs have become an inevitable trend in economic development and energy transformation, and the gradual improvement of EV technology and supporting industries can make the environment become more and more prominent. The proble

5、m of pollution and the contradiction between energy shortage and social and economic development have been properly resolved. The development goal of EV technology is to replace the traditional fuel vehicles that consume fossil energy with electric vehicles that consume clean energy. In the process

6、of popularization of the new energy automobile industry, harmonic charging of power distribution systems for electric vehicle EVs The problem has gradually become a key issue for the breakthrough of large-scale grid connection of new energy vehicles. How to eliminate the negative impact of new energ

7、y vehicles on the power quality of distribution networks, enabling the power distribution system to operate safely and steadily into the current production of electric vehicle charging equipment. Problems that manufacturers and research institutes need to solve. In the current charging pile technica

8、l solution, there are a large number of non-linear power electronic devices in the charging equipment of the charging pile. The existence of these nonlinear devices will cause harmonic currents in the electric vehicle during charging, and these harmonic currents will Intrusion into the distribution

9、network through the grid-connected transformer of the charging station. The harmonic current is very harmful, which will cause the power quality of the power distribution system to drop to a certain extent, and even worse, the entire power system will be paralyzed. Therefore, we need to extract and

10、analyze the harmonic signals of the charging stations charger, and use appropriate harmonic suppression methods to adjust the power quality of the distribution network, which plays a very important role in the safe and reliable power supply of the power system. This design builds the corresponding s

11、imulation module according to the mathematical model of the electric vehicle charger, and designs a series of effective methods to suppress harmonic generation. This topic combines the change of the equivalent resistance of the charger in the charging process to deeply analyze the charging equipment

12、, and uses Simulink simulation software to analyze the harmonic waveforms and harmonic characteristics generated during the charging process and build the charging device. The effective model, the method of effectively suppressing harmonics is established, and finally a series of improvement measure

13、s are proposed to effectively suppress harmonic generation. Keywords: Electric vehicle, charging device, power quality 目 录1 引 言641.1课题背景及研究意义641.2 该课题的研究现状和发展趋势651.2.1 研究现状651.2.2 发展趋势661.3 本设计的研究内容672 电动汽车充放电建模及谐波仿真682.1 仿真平台的选择682.2 充电站充电机的模型搭建与仿真682.2.1 充电机的模型搭建与仿真682.2.2 充电站的模型搭建与仿真712.3 电动汽车充放电

14、对配电网谐波影响机理分析722.3.1 谐波概述722.3.1 电动汽车充电桩分类及其等效数学模型733 实例分析764 电能质量治理措施794.1 主动治理794.2 被动治理794.3 受端治理795总结816 致 谢827 参考文献83武汉晴川学院本科毕业论文1 引 言1.1课题背景及研究意义目前全世界经济和社会发展面临的共同问题主要是能源短缺和环境污染，怎样有效降低各行业能源消耗以及解决化石能源燃烧伴随的环境污染问题将很大程度决定国家未来的可持续发展能力。各个国家现阶段是否能处理好能源、环境问题和社会经济发展之间的矛盾是其能否构建可持续发展模式的重要标志。资料表明，全球的石油储备量仅能

15、够支撑各国在未来 40 年左右的消费，各国将面对石油资源短缺、短期内替代能源缺乏的严重问题。在经过了改革开放40年的经济发展期，我国的石油消费逐年上涨。经初步计算，我国的石油消费在未来的20到30年间会呈现快速上涨的趋势，预计到2040年会到达13亿吨，而其中的大半石油需要依赖国外进口。目前，我国的石油消费产业中汽车燃油消费占了绝大部分，大约占总消费量的四分之三，采用燃油式汽车在消费汽油的同时还会排放出污染气体和温室气体，对大气环境造成不良影响。特别是近年来，我国多地区出现了PM2.5严重超标的雾霾天气，绝大多数一线、二线城市都呈现了不同程度的空气污染现象，解决此类问题迫在眉睫。石油、天然气等化石燃料消耗量的持续增加使得能源供给紧张，能源匮乏的问题日益严峻。另外，严重的空气污染也影响了国民的幸福生活指数，在某种程度上制约了经济的发展。在此背景下，提倡节能减排、开发新型能源汽车成为未来能源产业发展的关键布局，必须尽快解决。 电动汽车（EV）是一种以电能作为动力的汽车，不需要消耗化石能源并能够从根源上解决掉汽车尾气的问题。另外，促进EV的发展可以改变我国现有的能源消费结构，改善环境污染和空气质量