一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法
【专利摘要】本发明公开一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法，包括根据实测有源滤波器停运时的充电机电压电流波形，估算三相不可控整流的等效电路参数；根据所估算的等效电路参数，结合获得的充电站并联有源滤波器补偿率信息，构建含有源滤波器的充电站仿真模型，确定并联有源滤波器工作后充电机注入电网的交流电流，根据所述的仿真模型可分析三相充电机的不同运行工况；根据仿真所获取的充电电流，结合有源滤波停运时的实测充电机电流，引入放大系数以描述充电站并联有源滤波器工作前后的谐波放大效应；根据所定义的充电站谐波放大系数，计算并联有源滤波器工作前后的放大系数为给定补偿率下的有源滤波器容量配置提供依据。
【专利说明】—种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动汽车充电站并联有源滤波器领域，尤其涉及电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置。
【背景技术】
[0002]随着环境污染和能源危机的加剧，作为新能源的电动汽车随之推广和应用，与之相配套的充、换电站等充电设施也在逐步建设。然而，大量的以现代电力电子技术为基础的大功率非线性充电机接入电网，将对电网产生不容忽视的谐波影响。为抑制电网中非线性负载接入点的谐波电流和电压，可采用并联有源滤波器进行补偿，这将导致负载总的谐波电流会出现放大效应。
[0003]电动汽车充电站通常配置有源滤波器，通过检测多台充电机的谐波电流并生成幅值相等但相位相反的补偿电流注入电网，使电网只需提供充电机消耗的基波有功电流，达到降低谐波污染的作用。当充电站有源滤波器工作后，减小了充电机端电压的谐波，这可能导致充电机总的输出电流谐波将增加即出现放大效应。如果忽略有源滤波引起的充电机谐波电流放大效应，可能导致谐波电流不能被完全补偿(或有源滤波器过载)。因此，需要根据充电站并联有源滤波后的谐波放大效应对有源滤波器的容量进行修正。
[0004]现有技术中的充电机谐波放大效应分析方法主要有:时域仿真、物理模拟。但这些方法但这些方法计算量大、难以解析计算。目前针对并联有源滤波引起不可控整流负荷的谐波放大效应，已有研究定义了放大系数这个参数来定量描述该效应，并利用时域仿真分析其谐波放大特性。此外，还有学者采用戴维南电路对谐波负载进行等值，推导不同补偿率下谐波放大系数解析式。但是推导过程未考虑各次谐波间的耦合，不能真实反映非线性负荷谐波放大效应。
【发明内容】
[0005]针对上述技术问题，本发明提出一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法。
[0006]为了解决上述技术缺陷，本发明的技术方案如下:
[0007]—种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法，包括如下步骤:
[0008]11)根据实测的充电机电压电流波形，测量交流电流波形的峰值B及其对应的角度Ymax和导通区间内电流波形的宽度A，根据所述的三相充电机交流电压、电流波形和电路参数之间的内在联系估算等效电路参数Lf、C和R ;
[0009]12)根据估算的充电机等效电路参数和获取的并联有源滤波器补偿率信息，结合电网电压条件和系统阻抗，构建电动汽车充电机的仿真模型；
[0010]13)根据所构建的仿真模型求得并联有源滤波器工作后的充电机电流，将所求得的电流减去其基波电流，获得有源滤波器补偿后的充电机电流谐波分量；
[0011]14)将所述的实测充电机电流减去其基波电流，获得有源滤波器停运时的充电机电流谐波分量，根据谐波放大系数，将有源滤波器工作与停运时的充电机谐波分量最大值作除法运算，该除法的结果即为定量衡量充电站谐波放大效应的参数，根据所述的除法结果修正有源滤波器的容量。
[0012]进一步的，所述步骤11)具体包括如下步骤:
[0013]21)计算直流负载电压Uk、导通角α和截止角δ ；
[0014]22)计算滤波电感Lf;
[0015]23)计算等效负载电阻R和滤波电容C。
[0016]进一步的，所述步骤12)具体包括如下步骤:所述仿真模型包括将电网通过电阻和电感串接后，并联有源滤波器后，并接充电机等效电路。
[0017]进一步的，所述步骤14)具体包括如下步骤:将实测的充电机电流做频谱分析求得各次谐波电流的幅值和相位，不考虑基波电流由各次谐波的幅值和相位求得充电电流的谐波分量，再将仿真所得的有源滤波器工作后的充电机电流作上述处理，所得的结果与实测得到的充电电流谐波分量作除法运算求得放大系数。
[0018]本发明的有益效果在于:电动汽车充电站通常配置并联有源滤波器，以补偿接入点谐波电流和电压，这将使电动汽车充电机的谐波电流出现放大效应，忽略该效应可能导致谐波电流不能被完全补偿(或有源滤波器过载)。本发明考虑充电站并联有源滤波工作后导致的充电站谐波放大效应，通过计算描述该效应的放大系数以指导有源滤波器的容量选型，与现有技术相比，具有以下优点:
[0019]1、根据所述的参数估算方法，由实测的充电机电压电流波形可较好地估算三相不可控整流等效电路的参数，方法简单有效。
[0020]2、根据充电站并联有源滤波器工作时出现的放大效应，考虑该效应对有源滤波器的容量进行配置，防止滤波器过载。
[0021]3、根据所述的充电站谐波放大效应，引入放大系数定量描述该效应；当充电机功率、台数增加或者电网短路容量减小时，充电电流谐波幅值增量更大而超过有源滤波器的抑制能力，通过计算分次谐波与总谐波电流的放大系数可有效地确定所述的不同因素对充电站放大效应的影响。
[0022]4、将测量所获得的与计算得到的充电机交流电流谐波分量最大值进行代数运算求出所述的放大系数，该放大系数为充电站并联有源滤波器的容量选型配置提供了依据，具有实际意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明电动汽车充电站有源滤波器的容量配置原理方框图；
[0024]图2为本发明构建的充电机仿真模型；
[0025]图3为本发明电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置具体步骤。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0027]本发明公开一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置系统，根据实测的充电机电压电流波形，估算三相不可控整流的等效电路参数，其中，该参数包括直流侧滤波电感电容和电阻等，根据估算出的充电机等效电路参数构建充电机的谐波模型，该模型考虑了三相充电机不同运行工况下充电电流断续和连续的情况；根据获取的充电站并联有源滤波器的补偿率信息，结合所述的实测充电机电流，推导出充电机接入点的端电压，通过所述的谐波模型求取充电机的充电电流；引入放大系数以描述充电站并联有源滤波器工作前后的谐波放大效应，将所求取的给定补偿率下的充电电流结合实测的充电机电流波形求得谐波的放大系数，该所述的放大系数为给定补偿率下的有源滤波器容量配置及选型提供依据，本发明可有效地指导电动汽车充电站并联有源滤波器的控制设计和容量配置选型。
[0028]参照图1示出了本发明电动汽车充电站并联有源滤波器容量配置系统的原理框图，包括:
[0029]步骤1:根据实测的充电机电压电流波形，估算三相不可控整流的等效电路参数。
[0030]其中，所述的三相充电机等效电流参数包括直流侧滤波电感电容和电阻等。
[0031]需要说明的是，采用三相不可控桥式整流电路对电动汽车充电机进行等效，每相的充电电流在半周波内存在两次充电过程，当充电机轻载或重载时所述的两次导通过程中充电电流会出现断续和连续，将^^、^和δ” δ2记为二极管在半周波内第1、2次充电过程的导通和截止角。因电路参数Lf、Rf和C固定，而负载电阻R与充电功率有关，不同的充电功率导致R发生变化，使电动汽车充电机运行在不同的工况。由于直流滤波电容C容量很大，认为直流侧负载电压uK保持恒定uK⑴=UK。此外，损耗电阻Rf很小忽略不计。
[0032]由上述描述可知，根据充电机运行在某种工况下的电压电流波形，测量交流电流ia波形的峰值B及其对应的角度Y _和导通区间内电流ia波形的宽度A，由交流电压、电流波形和电路参数之间的内在联系估算电路参数Lf、C和R，充电功率增加或减小导致充电机运行工况变化时，只需对负载电阻R进行修正。
[0033]I)直流负载电压Uk、导通角α和截止角δ的估计
[0034]实际电网电压包含若干奇次谐波分量，设充电机的交流侧端电压为，
[0035]
【权利要求】
1.一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法，其特征在于，包括如下步骤: 11)根据实测的充电机电压电流波形，测量交流电流波形的峰值B及其对应的角度Y _和导通区间内电流波形的宽度A，根据所述的三相充电机交流电压、电流波形和电路参数之间的内在联系估算等效电路参数Lf、C和R ; 12)根据估算的充电机等效电路参数和获取的并联有源滤波器补偿率信息，结合电网电压条件和系统阻抗，构建电动汽车充电机的仿真模型； 13)根据所构建的仿真模型求得并联有源滤波器工作后的充电机电流，将所求得的电流减去其基波电流，获得有源滤波器补偿后的充电机电流谐波分量； 14)将所述的实测充电机电流减去其基波电流，获得有源滤波器停运时的充电机电流谐波分量，根据谐波放大系数，将有源滤波器工作与停运时的充电机谐波分量最大值作除法运算，该除法的结果即为定量衡量充电站谐波放大效应的参数，根据所述的除法结果修正有源滤波器的容量。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法，其特征在于，所述步骤11)具体包括如下步骤: 21)计算直流负载电压Uk、导通角α和截止角δ； 22)计算滤波电感Lf; 23)计算等效负载电阻R和滤波电容C。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法，其特征在于，所述步骤12)具体包括如下步骤:所述仿真模型包括将电网通过电阻和电感串接后，并联有源滤波器后，并接充电机等效电路。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电站并联有源滤波器的容量配置方法，其特征在于，所述步骤14)具体包括如下步骤:将实测的充电机电流做频谱分析求得各次谐波电流的幅值和相位，不考虑基波电流由各次谐波的幅值和相位求得充电电流的谐波分量，再将仿真所得的有源滤波器工作后的充电机电流作上述处理，所得的结果与实测得到的充电电流谐波分量作除法运算求得放大系数。
【文档编号】H02J3/01GK103812109SQ201410060149
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】寿挺, 王辉东, 朱铁铭, 楼纪明, 俞刚, 徐晓敏 申请人:国网浙江杭州市萧山区供电公司