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基于直流微网结构的充电站大信号稳定性研究
| 论文题名： | 基于直流微网结构的充电站大信号稳定性研究 |
| 关键词： | 充电站;恒功率负载;混合势函数理论;稳定性判据 |
| 摘要： | 传统汽车行业能够给人们提供便利生活的同时也带来了过度使用化石能源所造成的环境污染问题。随着人口数量和汽车保有量的不断增加，传统的化石燃料逐渐减少，如何利用可再生能源、发展新能源汽车已迫在眉睫，电动汽车和充电站因此得以快速发展。充电站能够高效地给多台电动汽车提供电能的同时也必然会存在着其他的问题，特别是充电功率较高的快充充电方式，会对整个充电系统带来较大的扰动，进而产生大信号稳定问题，甚至使整个充电系统崩溃。因此，很有必要对电动汽车充电站的大信号稳定性进行研究。 本文首先给出了电动汽车电池组充电的不同方式及其特性曲线，并将电动汽车电池组在充电过程中近似看作一种恒功率负载；根据有无分布式电源的情况，给出了本文所需要研究的两种充电站拓扑，两者的主要区别在于AC/DC变换器和有无分布式电源上；分析了恒功率负载的负阻抗特性对系统运行的影响，其负阻抗特性所具有的正反馈过程相比于阻性负载，在受到大信号扰动时，系统更加不易稳定。 接着对无分布式电源充电站的大信号稳定性进行研究，分析了Buck变换器两种工作模式下的数学模型并得到Buck变换器的大信号模型；介绍了混合势函数理论及其稳定性定理，运用该理论分析无分布式电源充电站的大信号稳定性，根据稳定性第三定理求得系统的大信号稳定性判据，根据判据可知系统大信号稳定的主要是与源变换器电压环比例系数kSvp和负载总功率PL有关，理论与仿真边界存在着保守域，用改进的大信号稳定性分析方法求得新的稳定边界，通过仿真和实验验证了该方法的有效性。 最后对含分布式电源充电站的大信号稳定性进行研究，给出了电压型三相桥式PWM整流器的大信号模型，运用混合势函数理论及其稳定性第三定理求得系统的大信号稳定性判据，根据判据可知系统的大信号稳定与PWM整流器电压环比例系数kvp、电流环比例系数kip、交流侧滤波电感L、交流侧电阻R和直流侧储能电容C有关；用改进的大信号稳定性分析方法求得新的稳定性判据，用过仿真可以验证了该方法对于PWM整流器也可减少其保守域；分析了加入光伏系统后的充电站大信号稳定性，根据判据可知光伏系统的加入可增大系统的大信号稳定域，且所增加的稳定域与光伏系统的输出功率相同，但是光照强度和温度的变化会改变光伏系统的输出功率，进而影响大信号稳定边界。 |
| 作者： | 陈超 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘晓莉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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