电动汽车充电桩分析研究 (课件)

电动汽车充电桩分析研究汇报人：XXX（职务/职称）2024-05-26摘要研究目的与意义研究综述研究内容仿真建模与仿真分析调研结论参考文献CATALOGUE目录01摘要充电桩谐波分析充电桩作为新能源汽车的核心组成部分，谐波分析对于其设计和优化至关重要。仿真模型预测通过建立准确的仿真模型，可以预测和评估充电桩在实际运行中的谐波性能。模型参数调整利用仿真模型，研究人员可以方便地调整充电桩的参数，以优化其谐波性能。摘要02研究目的与意义绿色低碳出行战略随着全球环境污染问题日益严重，促进绿色低碳出行已经成为国家发展的重要战略。电动汽车因其绿色、经济、智能化的特点，符合现代人类对环保、健康、高效出行的追求，因此受到人们的广泛关注与青睐。为了推动电动汽车的普及发展，国家对新能源汽车充电技术的研发与应用，正逐步加大投入力度，并制定一系列标准和政策，致力于推动充电基础设施建设。国内各大能源企业和政府积极响应，加大投入力度，着力布局电动汽车充电站建设，为用户提供优质的充电服务，推进电动汽车产业的长足发展。电动汽车受欢迎充电技术研发投入充电站建设布局研究目的与意义03研究综述充电桩的重要性01充电桩是电动汽车提升续航的必要配套设施，电动汽车的普及与应用往往受制于充电桩的发展水平。充电桩分布不均02新能源汽车充电桩设计时，需特别衡量充电桩原本分布不够均衡化的问题，各个城市与地区的充电桩数量配备有较大差异，难以满足用户的充电需求。经济发展与充电桩03经济发展快速、人口密度大的地区，所配备的充电桩数量充足，为用户提供的充电服务更加便捷化，而经济发展一般及落后地区则难以提供良好服务。充电桩的分布与使用部分充电桩建设企业为减少成本投入，将充电桩选址在相对偏僻地区，造成不必要的能源消耗，不能满足用户实质需求，对其日常出行造成了不良困扰。偏僻地区充电桩充电站的规划布局与充电桩的建设对电网的依赖性极强，随着电动汽车充电站点大规模建设，对于电力系统稳定性提出更高的要求。电网稳定性充电桩内部装置多含高度非线性电力电子器件，其投入使用势必对电网带来较为严重的谐波污染，采用高效率的谐波检测方式进行谐波识别。谐波污染充电桩的分布与使用检测与分析为确保安全，通常在充电桩投入使用前进行谐波问题的检测、计算和分析，以减少安全事故的发生，确保充电桩在电力系统中稳定运行。监测与供电质量通过监测谐波可反映电能质量，并检查充电桩是否正常工作，举措将有效提高充电桩的工作效率和安全性，确保电力系统的稳定运行。充电桩的分布与使用新能源汽车产业01强调了发展战略性新兴产业的重要性，特别是对于新能源汽车产业的壮大。02全球新能源汽车销量2020年全球新能源汽车销量达到328.4万辆，市场渗透率为4.3%，同比增长43.8%。03中国新能源汽车销量中国新能源汽车销量为136.7万辆，占比42%，市场规模保持领先。电动汽车及充电桩国内外研究现状01欧洲市场增长纯电动车型市场占据主力地位，插电式混动车型呈现高增长态势。02充电桩市场趋势受到新能源汽车市场需求大提升的影响，充电桩市场正保持高速增长态势。03大功率充电桩普及新建公共充电桩中，大功率充电、超充比例在逐渐上升，大功率快速充电桩正逐渐占据市场。电动汽车及充电桩国内外研究现状充电桩作为非线性强负载，大规模引入对电网优质的电能质量带来不利影响。市场上存在许多不同类型的充电机，缺乏统一的生产标准，导致不同厂家设计的充电机给电网带来不同的波动影响。充电桩对电网的影响充电机生产标准电动汽车及充电桩国内外研究现状充电设施研究国内外学者对充电设施的研究主要包括充电站的建模仿真、谐波特性分析和不同模式下充电桩接入电网时的谐波影响。无源电力滤波在无源电力滤波中，低通滤波和高通滤波最为常见，且通常无源滤波效果逊于有源滤波，但其设计简单且成本低于有源滤波。谐波抑制研究针对充电桩谐波的研究持续推进，谐波抑制是对谐波问题的最终答复，通常将谐波抑制方法分为有源电力滤波和无源电力滤波两类。电网正常运行威胁谐波的存在对电网正常运行构成威胁，我国制定了《电能质量公用电网谐波》标准，明确规定了不同电压等级下公用电网对应的谐波电压允许值。有源电力滤波有源电力滤波的研究通常又包括并联和串联两种形式，以及既有并联又有串联的串并联型混合有源滤波。注入电网的谐波标准对用户注入电网的谐波电流允许值进行了规定，确保电力系统谐波含量在可控范围之内，保障电能质量的稳定性和可靠性。充电桩的谐波分析04研究内容恒流充电法恒流充电是通过控制电路中的电阻或调整充电装置的输出电压来维持恒定充电电流的方法，优点是控制简单，能确保电池接受恒定电流，实现快速充电。恒压充电法恒压充电是常见的充电方式，通过控制电源电压来维持充电电压不变，保持充电电压稳定，但初始阶段充电电流过大，易导致蓄电池极板弯曲、过热等问题。两段式充电法两段式充电是结合恒流和恒压充电机制，包括恒流充电和恒压充电两个阶段，可防止电池在恒流充电阶段被伤害，并确保电流大小维持在一个稳定值。电动汽车充电原理脉冲数与性能脉冲数越多，充电桩的性能相对越稳定，产生的谐波越少，THD越低，但造价也增加。充电桩分类目前市面上的充电桩主要分为不可控型和可控型两大类，不可控型充电桩又包括六脉冲整流型和十二脉冲整流型。可控型充电桩可控型充电桩主要以PWM型充电桩为主，其谐波特性优于不可控型充电桩，但制造成本较高。等效模型六脉冲整流型充电桩的等效拓扑结构简单，包括整流和滤波电路以及DC-DC功率转换电路，可由等效阻抗代替进行仿真。六脉冲整流型六脉冲整流型充电桩是脉冲整流型充电桩的一种，具有简单和实用的特点，是目前使用最广泛的充电桩类型之一。充电桩模型的建立05仿真建模与仿真分析将电源假设为标准的三相电源，表示为直流侧电压Ud的公式。六脉冲整流器模型对交流侧a相电流ia进行傅里叶分解，得到各次谐波电流的迭加式。交流侧a相电流分解各次谐波电流有效值In的表达式，以及与谐波次数的关系。谐波电流有效值六脉冲整流器主要产生6k1次谐波，且谐波电流有效值与谐波次数呈反比。六脉冲整流器特性六脉冲整流型充电桩等效模型123二脉冲整流型充电桩采用三相十二脉冲整流技术，可快速将交流电转换为直流电，为电动汽车充电。十二脉冲整流技术该充电桩采用多个脉冲进行整流，提高了充电效率，缩短了充电时间，有效降低了谐波电流对电网的污染。降低谐波污染三绕组变压器接线方式为Y/y0/d11，低压侧与两个三相整流桥连接，实现了电流和电压的特定相位关系。变压器接线方式十二脉冲整流型充电桩等效模型谐波特性十二脉冲整流型充电桩主要产生12k1次谐波，且谐波次数越高，谐波电流幅值越小，有效值与谐波次数反比。PW整流型充电桩PWM整流型充电桩是高效能的充电设备，采用三相整流器和提高效率的半导体开关元件IGBT作为全控器件。工作原理PWM整流型充电桩通过控制开关管的导通和断开，将交流电源的电能转换成适合充电的直流电源，优化整流效果。全控器件IGBT采用全控器件IGBT作为开关管，实现了精准控制和响应速度的提升，进一步提高了充电桩的效率和稳定性。十二脉冲整流型充电桩等效模型充电桩谐波影响电力滤波器应用电力滤波器是解决谐波抑制的主要方式，分为有源电力滤波器（APF）和无源电力滤波器。有源滤波器优势有源滤波器的谐波补偿效果通常优于无源电力滤波器，能够更好地降低谐波。充电桩谐波对电力系统和用户带来困惑，抑制谐波成为亟待解决的问题。APF在充电桩设计在充电桩设计中加入有源电力滤波器（APF）可降低谐波，对电网起到保护作用。仿真总结06调研结论03充电站运营效率的问题在实际应用中，需要考虑充电站内充电桩使用数目与使用时刻的不确定性，以及采样装置和控制器的计算效率。01电能质量与谐波问题电能质量问题一直是电力系统维护稳定运行的重心，而谐波是最主要的非稳态因素之一，需要对其进行分析处理。02电动汽车对电力系统的影响电动汽车的普及对电力系统稳定运行带来冲击，但通过优化谐波检测技术与抑制方法，可以解决此类问题。调研结论07参考文献[1]杨宁.中车长客股份有限公司发展战略研究[D].长春:吉林大学,2021.[2]江东,王娣,林刚,等.特斯拉汽车产业规划布局对中国电能耗和碳排放的影响评估[J].科技导报,2020,38(16):140-145.[3]ZhangY,WangY,LiF,etal.Efficientdeploymentofelectricvehiclecharginginfrastructure:Simultaneousoptimizationofchargingstationplacementandchargingpileassignment[J].IEEETransactionsonIntelligentTransportationSystems,2020,22(10):6654-6659.参考文献[4]周衍涛,戴军,苑惠丽,等.城市电动汽车充电设施需求预测与规划布局研究[J].电力系统保护与控制,2021,49(24):177-187.[5]方东霖.促进新能源汽车产业发展的税收优惠政策分析[J].税务研究,2022(12):99-104.[6]金永花.新发展机遇期我国新能源汽车产业链水平提升研究[J].经济纵横,2022(01):83-90.[7]许宪春,刘瑾钰.2019年中国经济运行情况分析与2020年展望[J].经济学动态,2020(02):3-13.参考