一种改善电能质量的电动汽车充电站的设计及控制方法与流程

技术特征：
1.一种改善电能质量的电动汽车充电站设计方法，其特征在于，包括：a.基于所述交流侧的线电压计算得到直流电压，根据所述直流电压确定稳压电容，根据直流电压及稳压电容，对ac/dc双向变换器进行选型；b.根据电能双向变换运行要求，确定斩波器在充电模式及电池向电网反向放电模式下的电感值；根据电池的电压波动值，确定斩波器的滤波电容，根据电感值及滤波电容，对dc/dc双向直流斩波器进行选型；c.根据ac/dc双向变换器产生的谐波和功率变换造成的电压波动抑制要求，设计三相电压源变流器、接口电感以及直流稳压电容，对配电网静止同步补偿器dstatcom进行选型；d.通过对ac/dc双向变换器、dc/dc双向直流斩波器以及配电网静止同步补偿器dstatcom进行选型，明确充电站的拓扑结构。2.如权利要求1所述的改善电能质量的电动汽车充电站设计方法，其特征在于，步骤a中计算直流电压的表达式如下：上式中，v
dc
表示直流电压，v
l-l
表示交流侧的线电压，m表示调制比。3.如权利要求1所述的改善电能质量的电动汽车充电站设计方法，其特征在于，步骤a中确定稳压电容的表达式如下：上式中，c表示稳压电容，p
dc
表示最大直流充电功率，f表示电网频率，δv
dc
表示纹波电压。4.如权利要求1所述的改善电能质量的电动汽车充电站设计方法，其特征在于，步骤b中，确定斩波器在充电模式下的电感值的表达式如下：上式中，l
bf
表示电感值，d表示占空比，v
b
表示电池端的充放电压，d＝v
b
/v
dc
，fs表示斩波器的开关频率，δi
l
表示纹波电流；确定斩波器在电池向电网反向放电模式下的电感值的表达式如下：上式中，d表示占空比，d＝(v
dc-v
b
)/v
b
。5.如权利要求1所述的改善电能质量的电动汽车充电站设计方法，其特征在于，步骤b中，确定斩波器的滤波电容的表达式如下：上式中，c
b
表示滤波电容，δv
b
表示电池的电压波动值，δi
l
表示纹波电流，fs表示斩波器的开关频率。
6.如权利要求1至5任一项所述的改善电能质量的电动汽车充电站设计方法，其特征在于，步骤c中，计算接口电感的表达式如下：上式中，l
i
表示接口电感，m表示调制比，v
dc1
表示配电网静止同步补偿器dstatcom的直流侧电压，a表示过载系数，fs表示斩波器的开关频率，i
cr
表示补偿电流占额定电流的比例；计算直流稳压电容的表达式如下：上式中，c
dc
表示直流稳压电容，表示配电网静止同步补偿器dstatcom直流电压的控制目标值，k1表示电容上的能量波动率，v
ph
表示三相电压的相电压，i表示配电网静止同步补偿器dstatcom无功补偿的额定电流，t表示配电网静止同步补偿器dstatcom直流母线电压波动回复时间。7.一种改善电能质量的电动汽车充电站控制方法，应用于权利要求1至6任一项所设计的充电站，其特征在于，包括：在充电过程中，对电动机车电池的充放电电压以及soc进行控制，其中，对电动机车电池的充电电压的控制，具体表达式如下：上式中，v
b1
表示电池端的充电电压，v
o
表示电池电压常数，r
i
表示电池内阻，i表示电池充放电电流，k表示极化常数，q1表示电池最大容量，q表示电池提取容量，i
*
表示电池低频动态电流，ae-bq
表示电池端充电电压的指数分量，其中，a表示指数电压常数，b表示电池容量提取系数，e表示指数常数；对电动机车电池的放电电压的控制，具体表达式如下：上式中，v
b2
表示电池端的放电电压；对soc的控制，具体表达式如下：上式中，q2表示电池指数容量常数，i(t)dt表示归一化充电时间t时刻的充电电流。8.如权利要求7所述的改善电能质量的电动汽车充电站控制方法，其特征在于，方法还包括：通过读取并网点pcc的三相电压v
abc
，再经过锁相环获得ωt值；将电网电压从abc坐标转换到dq坐标系中，表达式如下：
计算d轴电流控制的指令值，表达式如下：上式中，表示d轴电流控制的指令值，k
p
表示直流电压pi调节器的比例，k
i
表示直流电压pi调节器的积分控制参数，表示直流电压的指令值，v
dc
表示直流电压的实际值；计算d、q轴电压控制的指令值，表达式如下：计算d、q轴电压控制的指令值，表达式如下：上式中，表示d轴电压控制的指令值，v
d
表示d轴电压控制的实际值，i
d
表示d轴电流控制的实际值，表示q轴电压控制的指令值，v
q
表示q轴电压控制的实际值，i
q
表示q轴电流控制的实际值，表示周电流的指令值；通过如下表达式将dq坐标反变换回abc坐标系中，得到pwm调制的电压控制指令，表达式如下：pwm控制器根据所述pwm调制的电压控制指令发出脉宽调制指令，ac/dc双向变换器开展变换工作。9.如权利要求7所述的改善电能质量的电动汽车充电站控制方法，其特征在于，方法还包括：采用恒流恒压充电法进行dc/dc双向直流斩波器充放电的控制，充电电流指令与实际充电电流指令经过pi控制器后生成斩波器的调制信号。10.如权利要求7所述的改善电能质量的电动汽车充电站控制方法，其特征在于，方法还包括：采用瞬时无功功率理论进行配电网静止同步补偿器dstatcom的控制，控制dstatcom进行无功补偿。

技术总结
本发明涉及智能配电网接入技术领域，具体而言，涉及一种改善电能质量的电动汽车充电站的设计及控制方法，包括：基于交流侧的线电压计算得到直流电压，根据所述直流电压确定稳压电容，对AC/DC双向变换器进行选型；根据电能双向变换运行要求，确定斩波器的电感值；根据电池的电压波动值，确定斩波器的滤波电容，对DC/DC双向直流斩波器进行选型；根据AC/DC双向变换器产生的谐波和功率变换造成的电压波动抑制要求，对配电网静止同步补偿器DSTATCOM进行选型；基于以上选型明确充电站的拓扑结构。本发明可有效改善充电站自身及接入配网的电能质量，以此实现绿色运行。以此实现绿色运行。以此实现绿色运行。


技术研发人员：刘志凯 应光耀 余绍峰 楼冠廷 刘华 杨超 郝长金
受保护的技术使用者：清华四川能源互联网研究院
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2022/12/30