基于Z源PWM整流器的电动汽车充电站谐波分析及优化研究

摘要

在“十二五”期间，随着国内能源结构的改变和国际能源合作进程的加速，智能电网将面临新的发展形势，建设坚强可靠的智能电网成为工作重中之重。并且，随着人们对低碳生活方式的追求，电动汽车得到了广泛推广。乘智能电网建设之东风，电动汽车智能充换电站设施建设提上日程，并发展迅速。国家电网公司将按照“换电为主、插充为辅，集中充电、统一配送”的建设运营模式，加快建设智能充换电服务网络。到“十二五”末，基本建成智能充换电服务网络，满足百万辆电动汽车在国家电网公司经营区域内便捷、自由行驶的需要，为我国电动汽车产业和低碳经济发展做出更大贡献。在国家政策的导向下，电动汽车得到充分的普及和推广，以致对充电机有大量需求。然而所采用的大功率充电机是高度非线性电力电子设备，对电力系统产生的谐波污染不容忽视，谐波污染治理工作已刻不容缓。
　　本文通过查询资料，对电力局、电动汽车充换电站项目站、高校院所等调研交流，来跟踪调查国内外电动汽车发展现状、发展趋势以及电动汽车发展面临的困难，各种充电方式的优缺点、适用范围以及对电网的影响。以薛家岛电动汽车充换电站为例，了解充电站的总体布局和结构设计。阐述谐波产生的原因及其造成的危害，对谐波产生进行理论分析。一般从两个方面进行谐波控制，一方面是谐波源-充电机本身，另一方面通过滤波装置，即采用无源滤波和有源滤波来对其控制。本文采用第一种方式进行主动控制，引入Z源PWM整流技术，并对其电路结构、工作原理及优点进行介绍，给出其硬件设计。最后利用Matlab/Simulink搭建含有一台充电机的电动汽车充电站的仿真模型，并进行仿真分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 立论背景

1．2 研究意义

1．3 电力系统谐波标准

1．4 研究现状

1．5 本论文的研究内容

2 电动汽车充电对电网产生的影响

2．1 电动汽车充电方式

2．2 电动汽车充电站建设模式

2．3 电动汽车充电对电网影响

3 充电机接入系统产生的谐波理论分析

3．1 谐波的概述

3．2 非正弦线路的谐波和功率因数的分析

3．3 充电站的谐波分析

4 Z源PWM整流技术

4．1 PWM整流技术

4．2 Z源变流器

4．3 Z源PWM整流技术

5 基于ARM的Z源PWM整流器设计

5．1 主电路和控制电路设计原理

5．2 硬件电路的设计

5．3 软件电路的设计

6 充电站的建模仿真验证

6．1 非线性电阻R的等效

6．2 6脉波不控整流充电机接入电力系统建模分析

6．3 Z源PWM整流充电机接入系统分析

7 总结与展望

致谢

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况

参考文献