电动汽车充电站课件

电动汽车充电站I组：骆鑫吴书亚张慧杰李松电动汽车充电站I组：骆鑫吴书亚张慧杰李松1一、发展概况及背景电动汽车(ElectricVehicle，EV)以电代油，能够实现“零排放”，噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随着油价的日渐攀升，电动汽车生产成本的降低，相关基础设施的不断完善，电动汽车的优势越来越明显。一、发展概况及背景电动汽车(ElectricVehicle，2电动汽车发展瓶颈及趋势蓄电池的使用寿命不长而更换成本高关键元器件均需进口低温条件下电池超快充电技术未根本解决电机控制系统的成本较高，带动整车销售价格的提高基础设施装备不完善电力供应问题及电池标准化问题电动汽车发展瓶颈及趋势蓄电池的使用寿命不长而更换成本高3国家电网确定电动汽车充电站模式以换电为主

国家电网2011年工作会议透露，国家电网电动汽车充电站将确定以换电为主、插充为辅的运营模式。国家电网将在北京、天津等城市建设电动汽车充换电服务网络。据国家电网公司总经理刘振亚介绍，国家将按照换电为主、插充为辅，集中充电、统一配送为基本商业模式，加快电动汽车充换电站的布局和建设。国家电网将力争尽快通过国家对充换电建设模式和技术标准的鉴定认证，在经营区域内推广应用。国家电网已经在杭州试点以上模式，今年将完成北京、杭州、天津、合肥、南昌等城市的电动汽车充换电服务网络建设。国家电网确定电动汽车充电站模式以换电为主4电动汽车能源供给方式(1)交流充电方式(2)整车充电系统（直流）：常规充电(3)整车充电系统（交流）：快速充电(4)地面充电系统,又称机械充电,通过电池租赁方式,直接更换电动汽车的电池组。电动汽车能源供给方式(1)交流充电方式5电动汽车充电站课件6二、总体结构充电站按功能可划分为四个子系统模块：二、总体结构充电站按功能可划分为四个子系统模块：7充电站总体布局充电站总体布局8电动汽车充电站课件9三、智能化快速充电理想化的电池快速充电过程是充电电流始终保持在电池充电可接受电流的极限值，即充电电流曲线与该电池的充电可接受电流曲线相重合。要实现分段恒流充电的自动控制，阶段恒流充电终止判断参数可选择充电时间、电池温度和电池电压等。单参数控制方法难以实现理想的分段恒流充电控制，这里采用考虑这三种因素的方法来实现快充。三、智能化快速充电理想化的电池快速充电过程是充电电流始终保持10制流程如图T---电池温度；To---停充温度；Io---最小恒流充电电流；t(n)---第n次恒流充电的设定充电时间；I(n)---第n次恒流充电的设定电流值；U(n)---第n次恒流充电的设定终止电压制流程如图T---电池温度；11在实际应用中我们对控制过程跟据实际情又作了一些调整，根据实际情况调整后的分段恒流充电电流曲线如下：在实际应用中我们对控制过程跟据实际情又作了一些调整，根12四、谐波影响及措施谐波危害：将谐波电流计为有功电流，造成用户多支出电费可导致控制设备误动作造成变压器各种损耗增加，噪声增大导致电力电缆线损增加机械振动加大通讯干扰及电子设备失控导致保护装置不正常跳闸导致电容器使用寿命的缩短四、谐波影响及措施谐波危害：13电动汽车充电站对电网的两方面影响正面影响：利用电低谷对动力电池充电，可以减少电网峰各差，提高配电系统设施的实际利用率，拓展终端电能消费市场负面影响：动力电池充电机属于非线性装置，会对供电系统产生谐波污染，导致功率因素下降，对供电系统的电能质量带来不利影响，在用电高峰充电时，会加重供电系统的负担。电动汽车充电站对电网的两方面影响正面影响：利用电低谷对动力电14目前电动汽车充电机按工作原理分主要有3种第一类充电机由工频变压器、不控整流器和斩波器组成，属于早期产品第二类充电机三相不控整流和高频变压器隔离DC／DC变换器组成。第三类充电机由三相PWM整流器和高频变压器隔离DC／DC变换器组成目前电动汽车充电机按工作原理分主要有3种第一类充电机由工频变15在一个完整的充电周期中，充电机输出电流和电压的典型曲线：在一个完整的充电周期中，充电机输出16一般充电机的一般结构框图一般充电机的一般结构框图17可以用一个非线性电阻（Rc）来近似模拟高频功率变换电路的等效输入阻抗

充电机输出功率Po只随动力蓄电池充电过程而变化，则Rc也随着动力蓄电池充电过程而发生变化.可以用一个非线性电阻（Rc）来近似模拟高频功率变换电路的等效18以二极管三相桥式整流电路作为高频充电机的前级输入，交流测输入电流主要由基波和5次、7次、11次、13次、17次、19次等高次谐波组成。当U和一定时，滤波电感越大，n次谐波阻抗的绝对值越大，可以减小谐波电流的有效值。以二极管三相桥式整流电路作为高频充电机的前级输入，交流测输入19

采用三相桥式不可控整流电路的充电机来说，脉动数P=6，交流侧谐波次数主要为6k士1次，（k=1，2，3…），接入电力系统后，变压器高压侧谐波含有率如图采用三相桥式不可控整流电路的充电机来说2012脉波整流充电机PSCAD仿真模型为使12脉波整流的2个整流桥输出瞬时电压在相位上错开30度，两个桥式电路的电源由一台三绕组变压器供电，二次侧的两个绕组一个接成星形，一个接成三角形12脉波整流充电机PSCAD仿真模型为21

对采用12脉波不控整流电路的充电机来说，脉动数P=12，交流侧谐波次数主要为12k±1次，（k=1，2，3，…）。接入电力系统后，变压器高压侧谐波含有率如下对采用12脉波不控整流电路的充电机来说，22PWM整流充电机主电路模型主电路为IGBT组成的三相电压PWM整流器，控制电路采用达到功率因数正弦波电流的双闭环控制PWM整流充电机主电路模型主电路为IGB23PWM整流充电机变压器高压侧各次谐波含量如图PWM整流充电机变压器高压侧各次谐波含24对多机接入的研究对多机接入的研究25谐波抑制方法降低谐波源的谐波含量：1)增加整流器的脉动数整流器是电网中的主要谐波源，其特征频谱为：n=K×P±l，则可知脉冲数P增加，n也相应增大，而谐波电流In≈I1／n，故谐波电流将减少。2)脉宽调制法采用PWM，在所需的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。3)三相整流变压器采用Y／△或△／Y的接线这种接线可消除3的倍数次的高次谐波，这是抑制高次谐波的最基本的方法。谐波抑制方法降低谐波源的谐波含量：26在谐波源处吸收谐波电流1）无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。2）有源滤波器利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。3）防止并联电容器组对谐波的放大4）加装静止无功补偿装置5）选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡，可以有效地减小谐波对电网的影响在谐波源处吸收谐波电流27五、总结对于现在存在问题，蓄电池标准化、提高电动汽车行驶里程、快速能源补充、对电网造成的谐波影响等等，随着这些焦点问题的解决，电动汽车充电站在未来必然会加速发展。五、总结对于现在存在问题，蓄电池标准化28六、参考文献黄少芳，《电动汽车充电机（站）谐波问题的研究》，2008李娜，黄梅，《基于不同整流装置的电动汽车充电机比较》，2011蒋浩，《电动汽车充电站谐波的抑制与消除》，2010麻友良，罗明胜，陈全世，《电动汽车用电池智能化快速充电研究》，2010六、参考文献黄少芳，《电动汽车充电机（站）谐波问题的研究》，29

谢谢！

30电动汽车充电站I组：骆鑫吴书亚张慧杰李松电动汽车充电站I组：骆鑫吴书亚张慧杰李松31一、发展概况及背景电动汽车(ElectricVehicle，EV)以电代油，能够实现“零排放”，噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随着油价的日渐攀升，电动汽车生产成本的降低，相关基础设施的不断完善，电动汽车的优势越来越明显。一、发展概况及背景电动汽车(ElectricVehicle，32电动汽车发展瓶颈及趋势蓄电池的使用寿命不长而更换成本高关键元器件均需进口低温条件下电池超快充电技术未根本解决电机控制系统的成本较高，带动整车销售价格的提高基础设施装备不完善电力供应问题及电池标准化问题电动汽车发展瓶颈及趋势蓄电池的使用寿命不长而更换成本高33国家电网确定电动汽车充电站模式以换电为主

国家电网2011年工作会议透露，国家电网电动汽车充电站将确定以换电为主、插充为辅的运营模式。国家电网将在北京、天津等城市建设电动汽车充换电服务网络。据国家电网公司总经理刘振亚介绍，国家将按照换电为主、插充为辅，集中充电、统一配送为基本商业模式，加快电动汽车充换电站的布局和建设。国家电网将力争尽快通过国家对充换电建设模式和技术标准的鉴定认证，在经营区域内推广应用。国家电网已经在杭州试点以上模式，今年将完成北京、杭州、天津、合肥、南昌等城市的电动汽车充换电服务网络建设。国家电网确定电动汽车充电站模式以换电为主34电动汽车能源供给方式(1)交流充电方式(2)整车充电系统（直流）：常规充电(3)整车充电系统（交流）：快速充电(4)地面充电系统,又称机械充电,通过电池租赁方式,直接更换电动汽车的电池组。电动汽车能源供给方式(1)交流充电方式35电动汽车充电站课件36二、总体结构充电站按功能可划分为四个子系统模块：二、总体结构充电站按功能可划分为四个子系统模块：37充电站总体布局充电站总体布局38电动汽车充电站课件39三、智能化快速充电理想化的电池快速充电过程是充电电流始终保持在电池充电可接受电流的极限值，即充电电流曲线与该电池的充电可接受电流曲线相重合。要实现分段恒流充电的自动控制，阶段恒流充电终止判断参数可选择充电时间、电池温度和电池电压等。单参数控制方法难以实现理想的分段恒流充电控制，这里采用考虑这三种因素的方法来实现快充。三、智能化快速充电理想化的电池快速充电过程是充电电流始终保持40制流程如图T---电池温度；To---停充温度；Io---最小恒流充电电流；t(n)---第n次恒流充电的设定充电时间；I(n)---第n次恒流充电的设定电流值；U(n)---第n次恒流充电的设定终止电压制流程如图T---电池温度；41在实际应用中我们对控制过程跟据实际情又作了一些调整，根据实际情况调整后的分段恒流充电电流曲线如下：在实际应用中我们对控制过程跟据实际情又作了一些调整，根42四、谐波影响及措施谐波危害：将谐波电流计为有功电流，造成用户多支出电费可导致控制设备误动作造成变压器各种损耗增加，噪声增大导致电力电缆线损增加机械振动加大通讯干扰及电子设备失控导致保护装置不正常跳闸导致电容器使用寿命的缩短四、谐波影响及措施谐波危害：43电动汽车充电站对电网的两方面影响正面影响：利用电低谷对动力电池充电，可以减少电网峰各差，提高配电系统设施的实际利用率，拓展终端电能消费市场负面影响：动力电池充电机属于非线性装置，会对供电系统产生谐波污染，导致功率因素下降，对供电系统的电能质量带来不利影响，在用电高峰充电时，会加重供电系统的负担。电动汽车充电站对电网的两方面影响正面影响：利用电低谷对动力电44目前电动汽车充电机按工作原理分主要有3种第一类充电机由工频变压器、不控整流器和斩波器组成，属于早期产品第二类充电机三相不控整流和高频变压器隔离DC／DC变换器组成。第三类充电机由三相PWM整流器和高频变压器隔离DC／DC变换器组成目前电动汽车充电机按工作原理分主要有3种第一类充电机由工频变45在一个完整的充电周期中，充电机输出电流和电压的典型曲线：在一个完整的充电周期中，充电机输出46一般充电机的一般结构框图一般充电机的一般结构框图47可以用一个非线性电阻（Rc）来近似模拟高频功率变换电路的等效输入阻抗

充电机输出功率Po只随动力蓄电池充电过程而变化，则Rc也随着动力蓄电池充电过程而发生变化.可以用一个非线性电阻（Rc）来近似模拟高频功率变换电路的等效48以二极管三相桥式整流电路作为高频充电机的前级输入，交流测输入电流主要由基波和5次、7次、11次、13次、17次、19次等高次谐波组成。当U和一定时，滤波电感越大，n次谐波阻抗的绝对值越大，可以减小谐波电流的有效值。以二极管三相桥式整流电路作为高频充电机的前级输入，交流测输入49

采用三相桥式不可控整流电路的充电机来说，脉动数P=6，交流侧谐波次数主要为6k士1次，（k=1，2，3…），接入电力系统后，变压器高压侧谐波含有率如图采用三相桥式不可控整流电路的充电机来说5012脉波整流充电机PSCAD仿真模型为使12脉波整流的2个整流桥输出瞬时电压在相位上错开30度，两个桥式电路的电源由一台三绕组变压器供电，二次侧的两个绕组一个接成星形，一个接成三角形12脉波整流充电机PSCAD仿真模型为51

对采用12脉波不控整流电路的充电机来说，脉动数P=12，交流侧谐波次数主要为12k±1次，（k=1，2，3，…）。接入电力系统后，变压器高压侧谐波含有率如下对采用12脉波不控整流电路的充电机来说，52PWM整流充电机主电路模型主电路为IGBT组成的三相电压PWM整流器，控制电路采用达到功率因数正弦波电流的双闭环控制PWM整流充电机主电路模型主电路为IGB53PWM整流充电机变压器高压侧各次谐波含量如图PWM整流充电机变压器高压侧各次谐波含54对多机接入的研究对多机接入的研究55谐波抑制方法降低谐波源的谐波含量：1)增加整流器的脉动数整流器是电网中的主要谐波源，其特征频谱为：n=K×P±l，则可知脉冲数P增加，n也相应增大，而谐波电流In≈I1／n，故谐波电流将减少。2)脉宽调