含光伏电源电动汽车充电站的设计与仿真研究

摘要

汽车工业的发展为满足人们生活流动性的需求做出了重大贡献，同时也给社会带来了全球变暖、大气污染、石油资源枯竭等重大问题。电动汽车是能够取代传统汽车的清洁交通工具，它将是解决当前重大问题的一个有效选择，而充电站对确保电动汽车在大范围内灵活运行是十分必要的，电动汽车充电站不仅要为电动汽车补充能量，同时也是电动汽车与电网的接口，因此，电动汽车充电站建设是当前电动汽车产业化的关键所在。本文的研究工作是结合合肥供电公司提出电动汽车充放电站相关基础理论研究课题而展开的，以支持合肥市范围内电动汽车充电站建设的标准化。针对含光伏电源的电动汽车充电站，本文研究光伏电源与充电站建设的一体化设计方案。本文以MATLAB/SIMULINK 仿真平台和电能质量分析仪为研究工具，在电动汽车充电站的设计方案与其接电网运行时的影响方面进行了系列的仿真分析与探讨，同时测试分析合肥市18 路纯电动公交专用充电站运行时的谐波数据，为实际充电站建设提供参考。本文所涉及的主要研究工作内容如下：1. 含光伏电源的电动汽车充电站设计方案。对电动汽车国内外发展现状及电动汽车充电站建设的必要性方面进行调研；讨论光伏电源与充电站建设一体化的意义；阐述含光伏电源条件下电动汽车充电站的设计方案及其对应的能量流动方式。2. 研究PV 阵列的构成及其输出特性。简要介绍了PV 阵列的原理及两种典型数学模型，包括基于理想光伏电池等效电路模型和亚利桑那州立大学给出的ASUPVD 数学模型；以ASUPVD 模型为研究对象进行MATLAB仿真分析与计算，得出不同温度和光照条件下的PV 阵列P-V和I-V 曲线；分析PV 阵列最大功率输出控制策略并编程计算。3．研究含光伏电源的电动汽车充电站光伏供电系统。简要介绍铅酸电池的工作原理及其充电方式；完成一定要求下的PV 阵列和储能系统的容量计算；针对两种典型的光伏电源并网控制策略进行仿真分析。4. 讨论电动汽车充电机的工作特性。简要介绍电动汽车充电机的构成；结合电动汽车充电机的结构分析讨论其高频功率变换器环节，并给出仿真结果；利用MATLAB/SIMULINK 仿真平台搭建充电机的仿真模型；讨论电动汽车充电机运行对电力系统的影响。5. 研究电动汽车充电站接入点的电能质量。简单介绍电能质量研究对象与计算；建立充电站的MATLAB/SIMULINK 仿真模型；分析不同条件下电动汽车充电站接电网运行时对电网电能质量的影响；测试处理合肥市18 路纯电动公交专用充电站的谐波数据；针对实际充电站可能引起的谐波问题提出治理方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 含光伏电源的充电站方案设计

第三章 光伏电源的仿真研究

第四章 电动汽车充电站仿真模型

第五章 充电站接入点谐波分析

第六章 全文总结

参考文献

附 录

致 谢

攻读硕士学位期间参与的研究工作