纯电动汽车充电系统稳定性与谐波特性研究

【摘要】：纯电动汽车充电系统的稳定性与谐波特性随使用环境的改变而发生变化,本文以三相PWM整流器模块与DC-DC变换器模块组成的充电系统为研究对象,分析电网分布参数、动力电池特性、充电模块数量的变化对系统的稳定性、瞬态响应、谐波特性的影响,以便为纯电动汽车充电系统的设计提供理论和实践的支持。 首先,建立了理想工作环境中的三相PWM整流器在dq坐标系中的降阶线性小信号二端口模型与DC-DC变换器在恒压充电模式与恒流充电模式中的线性小信号二端口模型。理想工作环境中充电机数学模型的建立为充电机在非理想工作环境中的稳定性、瞬态响应与谐波特性分析奠定了数学基础。 在考虑输入电源与输出负载特性的情况下,建立了三相PWM整流器与DC-DC变换器的数学模型,找出了影响数学模型稳定性的关键因子。针对关键因子分析在理想使用环境下设计的充电机在非理想输入电源与非理想输出负载的情况下的稳定性与瞬态响应如何改变。研究表明：电源的输出阻抗与负载的输入阻抗共同作用影响充电系统的稳定性与瞬态响应,不同的负载类型对系统稳定性的影响程度不同,针对理想使用环境设计的充电机要留有足够的稳定裕量才能够在使用环境变化时仍然稳定。 在充电系统的两种基本结构,即共交流母线结构与共直流母线结构中,建立了三相PWM整流器与DC-DC变换器的数学模型,找出了影响系统稳定性的关键因子。针对关键因子分析充电机组成充电系统后的稳定性与瞬态响应如何改变。研究表明：在交流母线或直流母线容量足够大时,母线上可以同时稳定运行的充电模块数量仍然是有限的,该数量可以使用母线输出阻抗与充电模块输入阻抗比值的根轨迹在虚轴上分岔点处的增益来估计。 建立三相PWM整流器在dq坐标系中的Norton模型,将电网谐波电压与基波电压一同转换到dq坐标系中,分析电网输出阻抗与PWM整流器输入阻抗相互作用对电网中谐波电压引起的谐波电流的放大作用。研究表明：电网输出阻抗与三相PWM整流器的输入阻抗相互作用会放大电网中某些频率的谐波电压成分所产生的谐波电流。 【关键词】：纯电动汽车 充电机 二端口模型 稳定性 谐波
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72;TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-24
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 纯电动汽车充电系统概述11-14
• 1.2.1 纯电动汽车充电系统结构11-13
• 1.2.2 纯电动汽车充电模式13-14
• 1.3 国内外研究现状分析14-21
• 1.3.1 纯电动汽车充电系统模型研究现状分析14-15
• 1.3.2 纯电动汽车充电系统稳定性研究现状分析15-19
• 1.3.3 纯电动汽车充电系统谐波研究现状分析19-21
• 1.4 本文主要研究内容21-24
• 2 纯电动汽车充电机统一线性多端口模型24-66
• 2.1 纯电动汽车充电机统一线性端口等效模型24-26
• 2.2 纯电动汽车充电机AC-DC模块统一线性多端口模型26-46
• 2.2.1 三相PWM整流线性多端口模型26-39
• 2.2.2 三相PWM整流器降阶线性二端口模型39-46
• 2.3 纯电动汽车充电机DC-DC模块统一线性二端口等效模型46-62
• 2.3.1 DC-DC模块开环统一线性二端口模型47-58
• 2.3.2 DC-DC模块闭环统一线性二端口模型58-62
• 2.4 动力电池模型62-64
• 2.5 本章小结64-66
• 3 纯电动汽车充电机稳定性分析66-112
• 3.1 理论分析66-77
• 3.1.1 纯电动汽车充电系统中PWM整流器数学模型66-71
• 3.1.2 纯电动汽车充电系统中DC-DC变换器数学模型71-77
• 3.2 纯电动汽车充电系统阻抗特性分析77-88
• 3.2.1 非理想电网阻抗特性77-79
• 3.2.2 PWM整流器阻抗特性79-82
• 3.2.3 DC-DC变换器阻抗特性82-87
• 3.2.4 动力电池阻抗特性87-88
• 3.3 纯电动汽车充电机稳定性与动态响应分析88-103
• 3.3.1 PWM整流器稳定性与动态响应88-96
• 3.3.2 DC-DC变换器的稳定性与动态响应96-103
• 3.4 实验分析103-110
• 3.5 本章小结110-112
• 4 纯电动汽车充电系统稳定性分析112-148
• 4.1 共交流母线结构中充电系统的稳定性与动态响应112-122
• 4.2 共直流母线结构中充电系统的稳定性与动态响应122-140
• 4.2.1 理论分析122-129
• 4.2.2 恒压充电模式共直流母线系统稳定性129-138
• 4.2.3 恒流充电模式共直流母线充电系统稳定性138-140
• 4.3 实验分析140-145
• 4.4 本章小结145-148
• 5 纯电动汽车充电系统谐波分析148-172
• 5.1 谐波分析基础148-154
• 5.1.1 谐波表示方法148-150
• 5.1.2 谐波度量方法150-152
• 5.1.3 谐波标准152-154
• 5.2 理论分析154-160
• 5.2.1 dq坐标系中的三相PWM整流器154-155
• 5.2.2 dq坐标系中的谐波电压与谐波电流155-159
• 5.2.3 电网与PWM整流器相互作用对谐波电流的影响159-160
• 5.3 纯电动汽车充电系统电流谐波160-168
• 5.3.1 充电机输入阻抗对电流谐波的影响160-163
• 5.3.2 电网阻抗对电流谐波的影响163-165
• 5.3.3 多台充电机共交流母线运行对电流谐波的影响165-168
• 5.4 实验分析168-170
• 5.5 本章小结170-172
• 6 结论172-174
• 参考文献174-180
• 作者简历180-184
• 学位论文数据集184

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

纯电动汽车用锂离子电池的建模和模型参数识别    姜久春;文锋;温家鹏;郭宏榆;时玮;

全桥DC/DC变流器模块阻抗特性研究    马瑜;邱苍宇;张军明;钱照明;

电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计    王建华;张方华;龚春英;陈小平;

级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性    姚雨迎;张东来;徐殿国;

基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控    杨晓平;张浩;马西奎;

输入滤波器与开关变换器相互作用的分析    朱成花,严仰光

纯电动汽车充电机输出阻抗特性    李晶;姜久春;

纯电动汽车充电机系统稳定性研究    李晶;姜久春;

电动汽车充电机输入阻抗特性分析    李晶;姜久春;牛利勇;

纯电动汽车充电机模型    李晶;姜久春;

VRM动态响应特性的研究    贺明智;陈骞;郑琼林;

PWM AC／DC功率双向变流器建模方法的研究(二)    查晓明;石峰;孙建军;

滞环控制开关频率的一种分析计算方法    张加胜;李浩光;

基于两相静止坐标系三相电压型PWM整流器控制策略的研究    朱荣伍;戴鹏;刘剑;伍小杰;

大规模电动汽车接入电网的分析    胡维昊;陈哲;王晓茹;

新颖的基于电压空间矢量三相双向整流器的研究    王永;沈颂华;关淼;

三相Boost型PWM整流器输出误差无源性控制    乔树通;姜建国;

级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性    姚雨迎;张东来;徐殿国;

基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控    杨晓平;张浩;马西奎;

SPWM-2H桥逆变器直流侧等效模型    许胜;赵剑锋;倪喜军;唐国庆;

开关变换器两端口网络建模、分析及设计    王建华;张方华;龚春英;杨宁;

轻型高压直流输电综述    郭晨吉;杨秀;陈雨;陈鸿煜;

三相PWM变流器谐波阻抗模型及测量研究    师洪涛;卓放;侯李祥;岳小龙;张东;耿志清;

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

电力电子变换系统的元件复用理论与方法    陈宇

基于纹波的开关功率变换器控制技术及其动力学行为研究    周国华

大功率三电平变换器关键技术及同步电机传动控制系统研究    李浩

数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究    佟强

输出宽范围连续可调的变结构恒功率电源的研究    孙鹏菊

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究    张金龙

模块化AC-DC-AC高频电力变换系统控制方法的研究    刘秀翀

微型燃机发电系统的一体化控制研究    闫士杰

基于Lyapunov理论的交流传动系统建模和稳定性分析    刁利军;刘志刚;孙大南;贾利民;

同步整流Buck变换器断续工作模式建模分析    欧阳长莲,严仰光,章国宝

直/直变换器输入滤波器的设计    朱成花,石健将,严仰光

电力电子变换器非线性混沌现象及其应用研究    张波;

磁放大后级调整技术在LLC谐振型变换器中的应用    顾亦磊;杭丽君;吕征宇;钱照明;

电力电子电路与系统中的复杂行为研究综述    马西奎;李明;戴栋;张浩;邹建龙;

电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计    王建华;张方华;龚春英;陈小平;

电流模式变换器的完整小信号模型及环路补偿    吴国营;张波;

级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性    姚雨迎;张东来;徐殿国;

基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控    杨晓平;张浩;马西奎;

动力参数的选择对纯电动汽车性能的影响    刘清虎,郭孔辉

纯电动汽车能耗经济性评价体系初步探讨    王震坡,姚利民,孙逢春

纯电动汽车嵌入式控制系统的开发实践    李志强;钟勇;

纯电动汽车能耗经济性分析    杨磊;

纯电动汽车能耗经济性研究    杨磊;

纯电动汽车生命周期3E评价及微型化发展    刘宏;王贺武;罗茜;王瑛;欧阳明高;

时风小型纯电动汽车顺利通过国家科技部“863”课题评审    房士阁;

国家电网公司纯电动汽车研究取得重大进展    

环保型(电池+电容)纯电动汽车前景广阔    

我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨    张文亮;武斌;李武峰;来小康;

细分市场纯电动汽车研发与推广    徐占林;

浅谈纯电动汽车技术    程勇;

纯电动汽车研究与开发    李年根;

纯电动汽车电气性能测试系统设计与研究    刘保国;

纯电动汽车泊车雷达系统设计    胡杰强;王智晶;

淄博市低速纯电动汽车发展的几点思考    车胜新;

纯电动汽车的控制策略与实现    马洪涛;叶倩;

重庆公交发展纯电动汽车的一次尝试    廖涛;

纯电动汽车泊车雷达系统设计    胡杰强;王智晶;

纯电动汽车电机控制器传导性电磁干扰的抑制    陶银鹏;余强;朱德祥;

应着力发展纯电动汽车    媒体评论员 陈健敏

共建纯电动汽车示范基地及产业园    姜小莉

加速长沙纯电动汽车产业化    长沙市政协副主席 谢明德

新疆首批纯电动汽车投入使用    石怀平

山西榆次将建纯电动汽车产业园    记者 杨丽英　张春亮

政策推进难掩纯电动汽车发展困境    本报记者 刘国栋

代表建议推动纯电动汽车市场化    记者李雪梅

续航300公里纯电动汽车两年内推出    本报记者 童曙泉

陆地方舟：中国纯电动汽车领域真正的领跑者    张龙飞

纯电动汽车或插电式混动 谁才是当前购车首选？    本报记者 王禁

纯电动汽车能量管理关键技术问题的研究    石庆升

纯电动汽车电动助力转向系统机理研究与设计    曾群

基于锂离子动力电池的纯电动汽车能量管理系统控制策略与优化    董冰

纯电动汽车充电系统稳定性与谐波特性研究    李晶

两档双离合器自动变速器的纯电动汽车传动系统协调控制技术研究    顾强

纯电动汽车电液复合再生制动研究    刘志强

纯电动汽车中电驱系统设计及其控制策略研究    吴家龙

微型纯电动汽车动力系统设计    岳崇会

纯电动汽车突然失压的应急控制策略研究    乐登

纯电动汽车动力系统匹配设计与仿真研究    杨文兴

纯电动汽车远程监控系统设计及故障诊断方法研究    吴建荣

微型纯电动汽车动力性能参数匹配及仿真研究    王方

纯电动汽车整车能量建模与仿真分析    刘清虎

纯电动汽车整车性能建模与仿真    姚海峰

纯电动汽车电控系统研制    孙淼

北京纯电动汽车产业链构建研究    刘燕玲