電動汽車充電機系統穩定性研究

張宏

【摘要】隨著電動汽車的普及率越來越高，充電成為一個大的問題。充電機系統的穩定性，對于充電效率及蓄電池壽命具有重要的影響。電動汽車的普及需要有相應的充電機系統作為支持支持。目前，國內的電動汽車示范應用和展示了大量的工作，取得了一定的成績，但在充電機系統的穩定性方面還缺乏研究，本文在概述電動車充電機系統及充電模式的基礎上，從PWM整流器的角度分析充電機系統的穩定性。

【關鍵詞】 電動汽車；充電機；PWM整流器；穩定性

1電動汽車充電機系統

電動汽車充電機系統的基本結構包括共交流和共直流母線結構，前者充電器的輸入交流電壓源，所有充電器共享一個交流母線，該結構具有，充電器可模塊化設計，個別調整的優點。其缺點是每充電器需要整流裝置。充電系統由一個大容量PWM整流器，其將交流電壓轉換為電網的直流母線的直流電壓，并直接將動力電池組連接到直流總線，這種結構便于對電能質量進行統一治理。為了增加充電器的功率可以使用多個小功率充電器輸出端并聯，增加輸出電流。電動汽車的充電機系統，通常根據使用這三種充電結構的混合的特定情況下，充電器的部分由直流電源，充電器供電由交流總線，充電器的輸出端中的部分的一部分并聯電源電池充電。

2電動汽車充電模式

在電動汽車中通常使用恒定電流和恒定電壓兩種的充電模式為固定功率的電池組。兩階段的充電電池組充電曲線。在一般情況下，在充電和初始階段，充電電池的最佳速率以恒定電流，鋰離子電池的充電為0.3C，包括：C為電池容量，如C = 100Ah的，1C充電率的充電電流為100A 。在充電的初始階段中，電池具有低的電勢，即使電池的充電電壓不高，電池的充電電流還是很大的。因此，在充電開始階段使用的恒定電流充電，即充電電流以保持恒定的值。隨著充電時間的延續，電池的電勢繼續上升，充電電壓也不斷提高。當電池的充電電壓達到最大允許充電模式從恒流充電模式，以恒壓充電模式來改變，也就是，充電電壓保持恒定。恒壓充電階段，因為電池電位仍在上升，充電電壓保持恒定，所以對電池的充電電流是一個雙曲線趨勢繼續下降，一直下降到零。但在實際充電過程中，當充電電流降低到0.015C，充電充滿至停止充電。此外，電動汽車充電系統還必須具有自動保護功能。特別是在恒定電壓充電階段，如果單體電池的充電電壓超過所允許的充電電壓時，充電器應能夠自動降低的充電電壓和電流，電池的充電電壓不超過所允許的充電電壓，防止充電電池的電壓過高。

3電動汽車充電機的穩定性分析

電動車充電機系統的穩定性隨著使用環境的變化而變化，根據該基本結構的充電器，它分為三相PWM整流器，輸出電平的DC / DC變換器的輸入兩部分，從而在電動車充電器穩定性和動態響應變量的原因還在于功率輸出阻抗和充電器輸入阻抗相互作用，充電器輸出阻抗和負載阻抗輸入交互，充電器的數學模型已經改變，這使得什么被認為是充電器的穩定操作變得不穩定，原來的動態響應好充電器動態響應。在電動汽車的充電系統，三相PWM整流器連接到前者電網和級聯的直流/直流轉換器。這種連接結構會產生兩個端口：接口1，接口2。在PWM整流器的設計中，默認通常是在理想的電源和理想的負載的情況下運行。對于PWM整流器，理想的電源是零，理想負載為DC-DC轉換器的輸入阻抗是無限的。然而，功率網絡和DC-DC轉換器的輸出阻抗的輸入阻抗通常是不可忽略的。的穩定性和PWM整流器的瞬態響應是由使用環境的不同。

對于電壓類型的端口，例如電網、PWM整流器輸出端口，恒定電壓方式的DC-DC轉換器的輸出端口，恒流模式功率電池，所述等效電路戴維南類型，為理想電壓源和阻抗系列，這個端口最差的情況下將出現在阻抗振幅值最大處；對于電流型端口，諸如PWM整流器輸入端口，DC-DC變換器輸出端口，恒壓模式電源電池，所述等效電路諾頓類型，提供了理想的電流源和形式的阻抗，這個端口最差的情況下是在是阻抗振幅最低處。PWM整流器的穩定性和瞬態響應是受到前一級的輸出阻抗的影響。電網的輸出阻抗與PWM整流器的輸入阻抗相比的影響，并在PWM整流器網格的影響可以忽略。PWM整流器的設計應的負載特性，所述DC-DC轉換器，具有恒壓充電模式比與恒流充電模式的DC-DC轉換器降低的DC- DC轉換器，恒壓充電模式的設計應確保PWM整流器的穩定運行。該PWM整流器的輸出阻抗可以影響的DC-DC轉換器，這使得相位裕度和幅值裕降低的控制環路，尤其是在恒壓充電模式，當電源的輸出阻抗特性不被認為是，恒壓充電方式和恒定電流充電模式，應以保證控制環路的效果提高時，輸入阻抗是不能忽略的。動力電池負載可以改變的DC-DC轉換器，具有理想的負載或電阻負載下良好的動態特性的特征。恒壓充電模式，通過頻率控制回路電阻負載略有下降，動態特性變化不大，可以用模擬電阻動力電池負荷；恒流充電模式下，與電池負載和與電阻負載控制環路通過減少了近10倍的頻率，相位裕度也減少很多，在DC-DC轉換器的動態響應的變化，動力電池負載特性被認為在控制器的設計過程中，或通過頻率設計不當，充電器，可以方便地前往開環模式，不適合使用用于恒流模式充電器測試阻性負載。

參考文獻

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