面向电动汽车充电站的谐波治理方法技术

本发明专利技术公开了一种面向电动汽车充电站的谐波治理方法，包括如下步骤：采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的电流谐波模块进行设计；采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的指令电流跟踪模块进行设计；结合电流谐波模块以及指令电流跟踪模块对所述APF进行改进；使用改进后电动汽车充电站四桥臂APF对电动汽车充电站的谐波进行治理。所述方法能够有效的抑制充电站谐波污染问题，提供充电的稳定性。提供充电的稳定性。提供充电的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
面向电动汽车充电站的谐波治理方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车充电站
，尤其涉及一种面向电动汽车充电站的谐波治理方法。

技术介绍

[0002]电动汽车的规模化普及和发展，给传统电网带来了诸多挑战。电动汽车充电设施中存在大量电力电子换流器及非线性负载，对配电网谐波产生了不可忽视的影响，同时电动汽车充电过程中也可以支撑电网电压频率。因此，随着电动汽车以及充电设施数据互联互通性的逐步完善，采用实测数据挖掘电动汽车充电过程的电能质量特性规律，并对电动汽车充电站的电能质量进行合理评估，对于车网友好发展具有重要的意义。
[0003]目前有关充电站电能质量的分析大多基于仿真模型，缺失实测数据来有效验证充电谐波对电网的冲击，随着电动汽车以及充电设施数据互联互通性质的逐步完善，有必要采用实测数据进行影响分析。另外，现有单一的桩级谐波抑制有时无法满足要求，且现阶段的配电网系统参数复杂，单一的桩级谐波抑制器的特性受其阻抗的影响可能在消除特定次谐波的同时，也会对某些频次谐波产生放大作用，甚至出现谐振现象，为系统带来危害。因此，针对电动汽车聚集性较高的充电站需要借助站级的谐波治理措施。站级谐波治理为被动治理的一种，是在谐波产生之后再对其进行补偿，从而达到减小谐波含量的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够有效的抑制充电站谐波污染问题的面向电动汽车充电站的谐波治理方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种面向电动汽车充电站的谐波治理方法，其特征在于包括如下步骤：
[0006]采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的电流谐波模块进行设计；
[0007]采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的指令电流跟踪模块进行设计；
[0008]结合电流谐波模块以及指令电流跟踪模块对所述APF进行改进；
[0009]使用改进后电动汽车充电站四桥臂APF对电动汽车充电站的谐波进行治理。
[0010]进一步的技术方案在于：所述采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的电流谐波模块进行设计的步骤中：
[0011]三相负载电流向量i
labc i
labc
经过Clark
‑
Park变换后映射为三相同步电流在旋转坐标系下的三相负载电流向量i
ldq
，经过低通滤波器LPF后得到i
ldq
的基波正序电流分量，再经过反变换C
dq
‑
abc
可得基波正序电流的abc轴分量i
fabc
；在abc轴下轴下将三相负载的电流与基波正序上的电流分量作差便可得到三相谐波电流的检测值：
[0012]i
habc
＝i
labc
‑
i
fabc
[0013]正序SAI(nω)的传递函数可以表示为：
[0014][0015]当ω＝
±
100πrad/s即频率f＝50Hz时，SAI具有频选特性，在ω＝
±
100π处出现谐振峰值，而在其他频率处出现衰减，因此需要分别构造正负序SAI(ω)对基波正序电压进行提取；
[0016]进一步，锁相环中电压相角的正余弦值可以由分离后的基波正序电压得到：
[0017][0018]进一步的技术方案在于：所述采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的指令电流跟踪模块进行设计的步骤中：
[0019]电流环简化结构在αβγ坐标系下建模，以α轴为例，G
c
(s)为控制器等效传递函数，G
d
(s)为采样环节与信号调制环节两个环节共同作用下的等效传递函数，可等效为一个延迟环节；L
′
,R
′
分别为APF并网侧的输出阻抗，此环节为变流器等效环节；G
c
(s)和G
d
(s)的传递函数分别如下：
[0020][0021][0022]G
c
(s)中，k
r
表示谐振系数；ω0表示谐振频率；ω
c
表示谐振峰带宽；G
d
(s)中，T
d
为系统等效延迟时间系数，一般取为开关时间T
s
的1.5倍；
[0023]为了对不同频次的谐波进行同步跟踪补偿，采用多个指定频次的比例谐振控制器并联的形式，并引入一个比例环节对直流量进行跟踪，变换后的准PR控制器传递函数如下式所示：
[0024][0025]进一步的技术方案在于：所述电动汽车充电站四桥臂APF中：
[0026]u
abc
为电网二次侧三相电压向量，i
cabcn
为APF输出的补偿电流向量；假设APF输出侧三相支路对称，等效阻抗和滤波电感相等，区别于充电桩模型输入阻抗，分别以R
′
,L
′
表示；直流侧稳压电容及其端电压分别用C,u
dc
表示；u
′
abcn
为变流器输出电压向量；
[0027]基尔霍夫定律下的主电路电压方程和中性点电流关系可以分别表示为：
[0028][0029]i
cn
＝
‑
(i
ca
+i
cb
+i
cc
)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0030]当中性线经电抗器连接时，能够有效抑制中线上高次谐波电流的产生；选用中性线经电抗器连接的方式，其中阻感值与主电路取值相同，则有Z
n
＝R+jωL，式(1)可以转化为式(3)形式：
[0031][0032]又因为u
′
abcn
与桥臂功率管的通断有关，引入开关函数S
x
，因此变流器输出电压可以表示为式(5)所示：
[0033][0034]u
′
abcn
＝(S
abc
‑
S
n
)u
dc
ꢀꢀꢀ
(5)
[0035]联立式(5)与式(2)，可得主电路电压关系详细表达式：
[0036][0037]通过观察(6)可知，u
abc
之间存在耦合现象，为简化控制器设计，借助abc
‑
αβγ坐标转换来实现；abc
‑
αβγ坐标变换即Clark变换，用C
abc
‑
αβγ
表示：
[0038][0039]经Clark变换后的三相电流电压关系有：
[0040][0041][0042]其中，u
α
,u
β
,u...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向电动汽车充电站的谐波治理方法，其特征在于包括如下步骤：采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的电流谐波模块进行设计；采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的指令电流跟踪模块进行设计；结合电流谐波模块以及指令电流跟踪模块对所述APF进行改进；使用改进后电动汽车充电站四桥臂APF对电动汽车充电站的谐波进行治理。2.如权利要求1所述的面向电动汽车充电站的谐波治理方法，其特征在于：所述采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的电流谐波模块进行设计的步骤中：三相负载电流向量i
labc i
labc
经过Clark
‑
Park变换后映射为三相同步电流在旋转坐标系下的三相负载电流向量i
ldq
，经过低通滤波器LPF后得到i
ldq
的基波正序电流分量，再经过反变换C
dq
‑
abc
可得基波正序电流的abc轴分量i
fabc
；在abc轴下轴下将三相负载的电流与基波正序上的电流分量作差便可得到三相谐波电流的检测值：i
habc
＝i
labc
‑
i
fabc
正序SAI(nω)的传递函数可以表示为：当ω＝
±
100πrad/s即频率f＝50Hz时，SAI具有频选特性，在ω＝
±
100π处出现谐振峰值，而在其他频率处出现衰减，因此需要分别构造正负序SAI(ω)对基波正序电压进行提取；进一步，锁相环中电压相角的正余弦值可以由分离后的基波正序电压得到：3.如权利要求1所述的面向电动汽车充电站的谐波治理方法，其特征在于：所述采用基于正弦幅值积分器的谐波电流检测方法对电动汽车充电站四桥臂APF中的指令电流跟踪模块进行设计的步骤中：电流环简化结构在αβγ坐标系下建模，以α轴为例，G
c
(s)为控制器等效传递函数，G
d
(s)为采样环节与信号调制环节两个环节共同作用下的等效传递函数，可等效为一个延迟环节；L
′
,R
′
分别为APF并网侧的输出阻抗，此环节为变流器等效环节；G
c
(s)和G
d
(s)的传递函数分别如下：数分别如下：G
c
(s)中，k
r
表示谐振系数；ω0表示谐振频率；ω
c
表示谐振峰带宽；G
d
(s)中，T
d
为系统等效延迟时间系数，一般取为开关时间T
s

【专利技术属性】
技术研发人员：茌旭，赵普志，罗忠游，侯冰，王佩，胡恒，李骑，陈中，孙可慧，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院国网黑龙江省电力有限公司供电服务中心东南大学，
类型：发明
国别省市：