摘 要

随着世界能源的逐渐减少，太阳能、电能这类清洁能源变得尤为重要，电动汽车作为新能源代步工具的代表已经引起各国政府的重视，电动汽车的发展是必然趋势。随着电动汽车的发展，配套的基础设施电动汽车充电站的建设也会逐步进行，电动汽车充电站接入电网给电网电能质量带来的影响就成为了当前需要研究的课题。

本文中将首先对电动汽车的国内外发展现状以及电动汽车对电网电能质量影响的国内外研究现状进行介绍；随后将对仿真的原理以及每一个模块的选择进行说明；最后通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型对不同的充电情况进行仿真，通过电力系统图形化用户接口（Powergui）模块中的快速傅里叶变换（FFT）进行分析后验证电动汽车充电站影响城市配电网电能质量机理的正确性。

关键词：电动汽车；充电机；充电站；谐波；电能质量；

Abstract

With the gradual reduction of the world's energy, clean energy like solar energy, Electrical energy has became particularly important, electric vehicles as representative of new energy transportation has aroused the attention of Governments, development of electric vehicles is inevitable. With the development of electric vehicles, supporting infrastructure electric vehicle charging station will be built step by step. Influence brought to power quality of power grid when the electric vehicle charging stations connected to the grid has became a subject we need to study.

This paper will first make an introduction to the present situation of electric cars at home and abroad and an overseas and domestic research status of its influence on power quality; then the principles of simulation and selection of each module will be described; at last build a simulation model by MATLAB / Simulink, simulating different charging situation, verify the mechanism of the correctness of electric vehicle charging station effecting on urban distribution network by using fast Fourier transform in Powergui.

Keywords: Electric vehicle; charger; charging station; harmonics; power quality;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 本文研究的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国内外电动车发展现状 2

1.2.2 电动车的未来展望及局限性 3

1.2.3 国内外电动车充电影响研究现状 3

1.3 全文结构与内容 3

第2章 充电站仿真原理及方案设计 4

2.1 仿真工具介绍 4

2.2 仿真原理 4

2.2.1 充电站谐波产生的原因 4

2.2.2 谐波特性 5

2.2.3 谐波对电能质量的影响 5

2.2.4 快速傅里叶变换的简介 6

2.3 方案设计 6

2.3.1 充电站及配电网模块 6

2.3.2 充电机模块 6

2.3.3 DC/DC功率变换器的选择 7

2.4 本章小结 8

第3章 仿真模块搭建及参数计算 9

3.1 城市配电网模块及参数 9

3.1.1 配电网的额定电压参数选择 9

3.1.2 城市配电网模块仿真 9

3.1.3 城市配电网模块参数设定 10

3.2 充电站入站变压器模块及参数 10

3.2.1 变压器的选择 11

3.2.2 变压器模块仿真 11

3.2.3 变压器参数设计 11

3.3 充电机模块仿真及参数 12

3.3.1 整流电路的选择 13

3.3.2 整流电路原理及参数 13

3.3.3 滤波电路的选择 13

3.3.4 滤波电路参数计算 14

3.3.5 DC/DC功率变换器仿真 15

3.3.6 DC/DC功率变换器参数 16

3.4 本章小结 17

第4章 整体仿真及结果分析 18

4.1 单台充电机的仿真 18

4.1.1 仿真模型搭建 18

4.1.2 单机充电的谐波测试 19

4.1.3 测试结果分析 21

4.2 多台充电机的仿真 22

4.2.1 仿真模型搭建 22

4.2.2 多机充电的谐波测试 23

4.2.3 测试结果分析 25

4.3 本章小结 26

第5章 总结与展望 27

参考文献 29

致 谢 30

绪论

本文研究的背景及意义

随着世界经济的发展，全球也不断加速对煤炭、石油、天然气等各类能源的消耗，而有限的资源促使各国政府机关加大对新型能源的开发使用。电动汽车作为新能源的应用的代表受到了各国政府的重视和青睐。近年来，我国提出节能减排的战略，促使我们构建一个资源节约型及环境友好型的社会，而发展电动车便是落实这一战略的强力手段。同时，对于汽车企业，研究并发展电动汽车是企业面向未来使本企业从传统的能源汽车向节能环保型汽车转型的战略手段，而随着政府机关的各类扶持政策的出台企业也将面临市场份额占领的压力。

如图1.1所示，据国家统计局统计，我国近5年来原油进口量不断扩大——从2010年23768万吨、2011年25378万吨、2012年27103万吨、2013年28174万吨到2014年的30837万吨逐年增加，对外依存度越来越高，远超每年的国内生产量。根据相关资料可以得出目前我国石油能源存在五大问题：

1）每年进口量过大，紧缺后备资源；