电动汽车充换电设施系统设计与仿真

摘要

随着石油资源不断枯竭,环境污染不断严峻,新能源及相关产业越来越受到重视。发展电动汽车实现交通能源的绿色转型,符合能源持续利用战略,是国家进一步落实节能减排工作的有效举措。电动汽车推广应用需要充换电设施作为基础支撑系统,为了实现充换电设施建设的标准化和规范化,提高充换电设施经济、安全、高效运行,需要开展充换电设施规划和设计研究,掌握充换电设备特征属性和行为。
　　 本文在分析电动汽车能源供给模式、充换电模式、运行模式的基础上,对典型的充换电设施进行规划理论分析和选址设计;结合充换电站建设的主要原则和影响因素,进行充换电需求预测;介绍了几种常见的充换电站规划选址方法,并在设计中得到应用。提出充换电设施系统框架结构,对供配电系统变压器、高压开关、有源滤波等关键设备给出了配置选型、参数计算的具体方法;对充电系统、监控系统、计量计费系统、安全防护系统主要组成、网络架构、系统功能进行了研究。针对充换电设施中关键设备充电机的非线性特性和冲击性负荷特性进行研究,建立充电机典型的两阶段充电方法,即恒流限压/恒压限流(CC/CV)的等效电气模型,分析了充电机交流侧和直流侧特性、功率和效率特性、确定充电机基本设计参数。运用MATLAB仿真软件进行单台和多台充电机仿真分析;选择不同规模、不同容量、不同充电电流的充换电站现场进行实测比对,建立基于仿真和实测的充电机数学模型;研究多台充电机工作引起的谐波电流叠加和衰减效应;研究充换电设备对电网电能质量的影响。最后,本文介绍了充换电设施的未来发展趋势,充换电设施与未来智能电网、物联网相融合的新技术。