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电动汽车车载V2G充电机及其电磁兼容性研究
| 论文题名： | 电动汽车车载V2G充电机及其电磁兼容性研究 |
| 关键词： | 电动汽车;车载充电机;结构设计;电磁兼容 |
| 摘要： | 随着技术的不断发展，电动汽车与电网的双向信息能量互联互动技术（即Vehicle-to-Grid，V2G）成为研究热点，具备V2G功能的电动汽车不再仅仅是电网电力的消费体，电动汽车在受控的条件下可以向电网提供各类辅助服务。电动汽车车载V2G充电机是实现电动汽车与智能电网之间信息能量双向互联互动的关键设备，本文针对具有V2G功能的车载充电机展开研究。 电动汽车车载V2G充电机是实现电动汽车与智能电网之间信息能量双向互联互动的关键设备，本文提出了一种基于可逆单相全桥结构与双有源桥结构的车载双向充电机方案，给出了系统各拓扑结构选择思路，并结合充电机实际工况进行了参数和电路设计，搭建了车载V2G充电机的实验样机，完成了双向功率因数校正实验以及恒压恒流实验，实验结果表明：网侧电流THD小于5％，对电网的谐波污染小。 由于车载设备对于电磁兼容的严格标准要求，对充电机的PCB板与结构进行了系统级电磁兼容协同仿真与优化，采用SIwave和ANSYS Designer对PCB板进行信号完整性分析与实际工况仿真，基于分析结果给出了PCB板布局布线优化方法，优化后的布线在高频段的增益降低，谐振点数量减少，信号网络之间的串扰噪音得以抑制，利用PCB板近场辐射仿真结果作为辐射源实现了PCB板与车载V2G充电机机箱之间的系统级电磁兼容协同仿真，确定了车载V2G充电机系统内外的电磁辐射干扰强度与方向，仿真结果证明其最大辐射电场强度为2dBμV/m，辐射强度满足电场辐射的国际标准CISPR22。 为了解决大量充电机并网充放电时可能对电网造成的较为严重的谐波污染，降低电动汽车充放电对电网的影响，本文针对V2G充电机单台与集群充放电时的谐波特性进行了研究，分析了V2G充电机充放电情况下谐波的产生机理与主要成分，对比不同结构的V2G充电机的谐波特性，仿真结果表明：V2G充电机的充放电谐波与系统结构、控制策略相关，谐波电流大小与输出功率呈三次函数关系，对于多台充电机情况，利用正态分布与泊松分布对电动汽车集群的聚集特性建模，在考虑电动汽车出行规律的前提下利用蒙特卡罗方法仿真分析了V2G充电机随机并网自由充放电谐波特性，仿真结果表明：电动汽车V2G充放电谐波不仅与数量有关还和并网方式关系密切。 本文的研究成果为电动汽车V2G的实际应用提供了物理基础与理论依据，本课题受到国家自然科学基金和英国工程与自然研究理事会的共同资助。 |
| 作者： | 谢富鸿 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 崔淑梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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