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原文传递电动汽车充电站动态建模研究

论文题名：	电动汽车充电站动态建模研究
关键词：	电动汽车;充电站;电压调节;动态建模;电网负荷
摘要：	电动汽车的推广缓解了化石能源的短缺，但同时也对电网带来了挑战。电动汽车负荷建模工作是应对挑战的重要技术储备，目前有许多关于电动汽车时空分布特性的研究，但是对其充电动态特性的研究较少。未来大量的电动汽车成为电网负荷后，传统的基于感应电机的动态负荷模型将无法准确表达含高渗透率电动汽车负荷的电网特性，为了满足电网仿真分析的需求，本文对电动汽车充电站动态负荷模型的建立、简化、等值和应用进行了研究。　　本文首先分析了电动汽车充电站的核心设备和充电系统的拓扑结构。从实际工程应用出发，在Matlab/Simulink中搭建了含有电压源型PWM整流器、移相全桥ZVS直流变换器的充电机模型。对电动汽车的充电方式进行了讨论，选择了适合的充电方式。仿真验证了所搭建的模型满足充电机的多种使用工况。　　为了减少仿真所需时间，在保留外特性而不关心开关器件的通断过程的前提下，先利用平均开关模型对充电机进行简化，然后利用输入阻抗等效得到忽略DC-DC变换器动态过程的进一步简化模型。为了满足大容量充电站并入电网分析动态问题的需求，提出了一种充电站分群和聚合方法，在保留其动态性能的基础上对电动汽车充电站进行聚合。在Matlab/Simulink中搭建了充电站的详细模型和基于两种简化模型的等值模型，求取了等值模型的精度。仿真结果表明，两种模型都可以较好地反应并网点的外特性，其中采用平均模型的等值模型具有更高的精度，简化等值模型仿真速度更快，而且可以根据充电站的日负荷曲线方便地得到等值参数。　　利用电动汽车充电站灵活的有功/无功调节能力，提出了一种结合电压下垂控制和无功支持的电动汽车充电站动态电压调节策略，搭建了其仿真模型。在配网电压偏离正常范围时，充电机将切换到该控制策略下运行。通过仿真对比，大扰动下充电站的等值动态模型相对于详细模型也具有较高的精度。最后将具有动态电压调节能力的充电站等值模型接入 IEEE33节点辐射状配电网标准系统中，仿真结果表明，该模型具有静态电压调节能力和暂态电压支撑能力：可以在电网电压下降时提供无功支持、削减充电功率，在电网电压抬升时吸收无功；在发生短路等严重故障时，可以通过发出无功功率为系统提供暂态电压支撑，从而起到改善系统电压质量，提高系统电压稳定性和配电网所能接纳的电动汽车负荷渗透率的作用。
作者：	郝文焕
专业：	电气工程
导师：	李卫星
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文