电动汽车直流充电桩接入对电网谐波的影响分析

介绍国家相关标准中对于电网谐波的要求和计算方法,对电网谐波的影响因素进行说明。结合某厂家生产的电动汽车直流充电桩谐波监测数据,对直流充电桩接入电网后产生的谐波进行了分析。针对不同的公共连接点最小短路容量和供电容量,研究了允许接入电网的最大直流充电桩数量,为电动汽车充电桩规模的合理配置提供了相应的理论依据。     

电动汽车充电对电网的谐波影响研究

近年来,电动汽车产业发展迅猛,电动汽车相关技术已经成为研究焦点,电动汽车的规模化接入对电网的经济可靠运行以及电能质量问题越来越受到关注,谐波问题是电能质量影响的重要方面,首先通过对不同种类充电桩的MATLAB/Simulink建模研究单台充电桩引起的电压谐波分布及电压总谐波畸变,其次,对不同类型充电桩组成的充电站进行建模,并仿真分析在不同渗透率情况下对电网接入点的电压谐波影响情况,最后给出了电动汽车充电站建设中的几条建议。     

多接入电动汽车充电桩对电网谐波的影响研究

因多台电动汽车充电桩并网时产生的谐波问题相较于单台要复杂得多,故建立多台电动汽车充电桩接入配电网仿真模型进行研究,分析多台充电桩与电网之间的交互影响,主要分析各次谐波电流幅值随充电桩台数增加的变化规律及考虑背景谐波后的变化规律。仿真结果表明:随着电动汽车充电桩台数的增加,单台充电桩输出的各次谐波电流幅值呈减小的趋势,接入点各次谐波电流幅值呈增加的趋势;背景谐波电压的存在使得电动汽车充电桩各次谐波发生更严重的畸变。最后通过仿真数据与实测数据的对比,验证了结论的正确性。     

电动汽车充电桩对电能质量和电磁环境的影响

通过研究电动汽车充电原理,分别建立了交流和直流充电桩电路模型,分析了多台电动汽车充电时对电流谐波畸变率和功率因数的影响;建立了电动汽车充电桩传导和辐射EMI噪声模型,分析了噪声生成机理及其传输路径。理论分析与实验结果表明,随着充电台数的增加,交流充电桩的电流谐波畸变率增大、功率因数不变,直流充电桩的电流谐波畸变率不变、功率因数增大,且直流充电桩频段在25 Hz~1 kHz和5~50 kHz时产生强烈的EMI噪声。     

电动汽车充电站入网谐波分析

为了研究电动汽车充电站产生的谐波电流对电网的影响,建立了单台三相不可控整流充电机模型,分析了多台充电机的谐波特征。分析结果表明,谐波治理装置对电动汽车充电站产生的25次及以上的谐波的治理效果并不明显,这些谐波电流流入电网后会产生谐波放大现象。因此,通过建立配电网谐波潮流模型和输电线路谐波阻抗精确模型,给出谐波电流放大倍数计算公式。利用理论分析结果和谐波电流放大倍数计算公式,分析电动汽车充电站对系统各节点的电流和电压的影响。对IEEE 14节点系统进行算例分析,结果表明:节点与谐波源的电气距离越近,节点电压变化越大;电动汽车充电机产生的高次谐波流入电网后,存在明显的放大现象,应予以重视。     

多馈入直流输电系统谐波相互影响的研究

首先给出了交流系统各主要元件谐波频率下的数学模型,利用Ward多端等值法推导出多馈入直流输电系统各直流接入点在谐波频率下的节点导纳矩阵,进而可以得到各直流接入点的谐波电压。对上海电网500k V电压等级电网进行了等值并通过计算得到不同运行方式下各直流接入点的电压总谐波畸变率的范围,经分析可知上海地区多馈入直流输电系统谐波相互影响很小,各直流接入点电压的畸变主要受自身直流线路谐波的影响。     

一种基于有界不确定性和扰动估计器的大功率充电桩控制策略

大功率充电桩接入电网是实现多电压等级电动汽车充放电的关键设备,但因电动汽车的即插即用需求和充电功率冲击特性,大功率充电桩接入将对电网运行稳定性带来挑战。提出基于不确定性和扰动估计器（uncertainty and disturbance estimator, UDE）的大功率充电桩控制策略。首先,在大功率充电桩双主动全桥换流器（dual active bridge, DAB）模块采用虚拟直流电机控制策略,实现对直流电压的基本控制。然后,考虑电动汽车投切对电网稳定运行的影响,基于LC滤波器建立UDE补偿控制环节,对滤波单元动态误差进行反馈,将其输出量作为补偿分量,实现对直流母线电压的补偿控制,从而有效提升直流电压稳定性。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建充电桩系统仿真模型,其仿真结果验证了所提控制策略的可行性。     

电动汽车充电站对电网谐波影响分析

介绍了电动汽车充电站对电网电能质量的影响及充电站GTBC-500200直流充电机采用BMS(电池管理系统)充电方式.分析了充电站充电过程电压、电流谐波变化.提出了充电站治理谐波措施及通过采用APF-100有源滤波装置,可实现降低电压、电流谐波畸变率目的.     

基于V2G无功调度的电网无功补偿

电动汽车充电桩设计容量日趋增大,但其本身利用率及其容量利用率低的问题依然存在,使得利用电动汽车V2G技术对电网进行无功补偿成为一种具有应用潜力的利用方式。文章提出了一种应用于电网-运营商分层调度下的V2G无功补偿利用模式,配合有序充电方式利用充电桩剩余容量对电网进行无功-电压补偿;上层由电网端基于全局进行调度计算,下层由充电运营商负责对用户进行协调响应。最后对多种工况进行仿真分析,结果表明:所提补偿模式可以有效提高电网低电压节点电压、减小全天时段电压平均偏差,同时能有效抑制电动汽车充电带来的额外网损。     

间歇式电源并网环境下电能质量问题研究

大规模间歇式电源并网、大规模储能应用以及电动汽车的大量使用,对电网电能质量问题产生很大影响。在分析国内外研究背景、发展趋势的基础上,在如下方面做了总结:光伏发电并网产生的谐波、直流注入等电能质量问题及其抑制方法;风电并网产生的谐波、电压波动与闪变、频率波动、电压偏差等电能质量问题及其抑制方法;储能系统在电能质量治理中所起的作用;大量电动汽车并入电网对电网产生的电能质量问题、抑制及其控制方法。最后,结合我国电网发展趋势,给出了大规模间歇式电源并网环境下电能质量的治理建议。     

基于局部电压幅值与云边协同的分散式充电桩充电协调方法

针对配电系统中大量充电桩集中充电带来的谐波、负荷峰谷差和网络损耗增加等问题，文章提出了一种基于局部电压幅值与云边协同的分散式充电桩充电协调方法。在“云边端”电力物联网架构下，首先使用每个端设备（即充电桩）的电压幅值历史信息，分析各充电桩最大消耗功率等信息；然后通过电力物联网中边缘节点（配变终端）的边缘计算能力，收集充电桩数据并结合用户偏好、能源成本和电动汽车的历史路线等信息，分析过去充电桩的充电负荷数据曲线；最后，在Hadoop云平台采用深度信念网络（deep belief network，DBN）算法训练和预测未来负荷数据，建立目标优化模型。此外，基于蒙特卡洛模拟分析所提出的方法在不同的场景下的性能，以及与集中式充电协调方法进行比较。实验结果表明，所提方法实现了大量分散式充电桩的协同有序充电，减少负荷波动，降低充电负荷对电网的影响。     

考虑电能质量的典型小区电动汽车接入研究

随着在民用住宅区停车场建设的交流充电桩数量的增多,电动汽车充电对民用住宅区配电网的规划与建设的影响也在增大。讨论了不同电气特性的充电机在交流供电模式下的不同特性;对电动汽车充电机接入不同类型民用住宅小区进行仿真研究。通过对小区配电网谐波含量、三相不平衡度及电压偏差等电能质量指标的分析,对含电动汽车充电设备的民用小区供电方式进行了评价,并对电动汽车充电机的性能指标提出了要求。     

电动汽车充电纹波对直流电能计量影响分析

现有电动汽车直流充电桩的输出电压高、电流大且带有纹波,传统直流电能计量方式并未考虑大功率工作条件下纹波对其计量准确性的影响。为此,结合充电桩直流产生原理,根据直流充电机输出纹波特点和充电桩用直流电能表、直流电能计量模块的工作原理,重点研究和分析直流电能计量不同算法对带有纹波的高功率直流计量时存在的误差影响。分析了纹波影响规律,借助标准源和标准表进行验证,并在此基础上定量确定高功率状态下直流纹波对直流计量影响,为直流充电电能的准确计量、优化直流计量算法等提供依据。     

电动汽车交流充电桩谐波分析及谐波抑制研究

交流充电桩是家用电动汽车主要的能源供给设施,利用车载式充电机为动力电池充电。随着电动汽车充电站日益增多,其产生的谐波污染也越来越严重。搭建了单相车载式充电机的完整模型,详细分析了其谐波特点和充电机台数变化对谐波含量的影响。针对充电桩的谐波问题,将有源电力滤波技术应用到交流充电桩中。在所搭建的仿真模型中,针对单相车载式充电机的负载特性,采用传统PI控制与重复控制相结合的复合控制方法,新型交流充电桩有效地抑制了车载式充电器谐波,提高电网侧电能质量。     

应用虚拟同步电机技术的电动汽车快充控制方法

快充是电动汽车的一大关键技术。基于虚拟同步电动机控制策略,提出一种电网友好的电动汽车快充解决方案。该方案由交流接口和直流接口两部分组成,其中交流接口的三相H桥整流电路将电网电压整流为600 V直流电压,再经过直流接口的大功率DC/DC变流器转换为48 V的直流电压,供给电动汽车负荷。交流接口方案采用虚拟同步电动机技术,保证并网电流的低谐波畸变的同时,还可以响应电网电压/频率异常事件,并提高快充接口的惯性和阻尼,可在一定程度上提升电网的稳定性。该控制方法可降低电动汽车快充接口对电网的影响,提升电网对大规模电动汽车接入的适应性。直流接口采用隔离型DC/DC变换器,可以满足电动汽车电池快速恒功率充电的需求。在分别给出交流接口和直流接口的控制策略基础上,利用PSCAD/EMTDC仿真及一台50 kW样机实验验证了所提快充解决方案的正确性和有效性。     

电动汽车充电对电网影响的综述

在政府对电动汽车产业的大力推动下,我国电动汽车产业将步入快速发展期,这也极大地推动了电动汽车充电站和充电桩的建设,大量电动汽车的充电行为将会给电网带来较大影响。电动汽车的普及程度、类型、充电时间、充电方式以及充电特性的不同会使电动汽车对电网的影响发生变化。从输电网、配电网角度对国内外关于电动汽车接入电网的研究现状及电动汽车充电对电网的影响进行了详细分析。针对充电站对电网的谐波污染问题,介绍了各种谐波污染的治理方法,并指出电动汽车的充电行为及其储能特性在未来电网运行中的影响和作用将越来越大,研究充电设施建设的布点规划及电动汽车充放电控制策略将成为该领域的重点。     

含多电源的送端电网谐波综合特性研究

大规模高压直流输电的飞速发展、分布式电源和电动汽车的高渗透接入,使得送端电网中谐波污染日益严重。送端电网的谐波由过去的低次谐波为主、特定次谐波含量较多的特点向宽频次转化。对以新疆电网为例的送端电网中火电、水电、风电及光伏发电等电源进行机理分析,确定了火电和水电可当作理想电源,而风电及光伏发电为谐波源。并分析了送端电网中的各类负荷,得到其谐波特性。继而,分析了谐波在各电压等级间的传递特性、多谐波源叠加机理以及不同电压等级间谐波相互作用机理。最后,利用ETAP软件对新疆电网中的谐波特性进行了仿真分析,验证了所归纳的送端电网谐波特性的正确性。     

三相交流充电桩对电压暂降敏感度的试验研究

随着电动汽车三相交流充电桩的研发与使用,电能质量问题在三相交流充电桩的使用中愈发重要,采用Chroma 61860回收式电网模拟电源对电动汽车三相交流充电桩遭受的电压暂降情况进行模拟。该试验采用模拟握手的方法避免电压暂降对电动汽车的影响,只对三相交流充电桩产生影响,降低测试成本。依据试验数据,绘制三相交流充电桩的电压暂降敏感度曲线,试验表明当供电电源发生电压暂降时会对交流充电桩的电压模块产生影响。当发生电压暂降时,三相交流充电桩电源模块的工作能力下降,随着电压暂降的次数增多,交流充电桩对电压暂降幅值的耐受能力逐渐下降,即暂降发生后能够使充电桩正常工作的最低工作电压增高,试验中所用充电桩在发生电压暂降后能够正常工作的最低工作电压初始为35 V,随着试验次数的增多,其在暂降后的最低工作电压升高为38 V。     

电动汽车对电网影响的研究

介绍了电动汽车接入电网的概念和作用。采用PSD-BPA潮流及暂态稳定程序对电动汽车接入IEEE30标准系统进行仿真,分析电动汽车分别作为电源和负荷接入电网时对节点电压、系统损耗和系统电压稳定性的影响。仿真结果表明,电动汽车作为电源接入电网时,可有效地提高电网节点电压,降低系统损耗;作为负荷接入电网,会使系统损耗明显增加,而且在电动汽车接入率为100%时,系统电压将进入不稳定状态。     

电动汽车有序充放电相关问题研究

针对电动汽车的推广,需要对电动汽车充电设施进行合理的规划;针对电动汽车对电网产生的影响,需要对电动汽车充电进行控制。因此,电动汽车充电设施规划以及充电策略的制定是目前所需要研究的重点问题。首先对电动汽车的行驶里程、出行次数、充电概率等行驶特性进行了分析,并基于电动汽车行驶特性对电动汽车充电负荷进行了预测;而后,基于电动汽车充电负荷预测结果,采用PSO寻优算法对充电桩数量进行了规划;然后在规划结果的基础上,从电网角度出发,以负荷峰谷差最小为目标,制定了电动汽车充电策略。在实例的基础上进行了仿真,通过对一定区域内电动汽车充电负荷的预测,确定了该区域内充电桩的数量,并在规划充电桩数量的基础上,对充电过程进行控制,从而减小了负荷峰谷差。验证了本文所提出规划方法以及充电策略的有效性。