电动汽车充电机系统稳定性研究

张宏

【摘要】随着电动汽车的普及率越来越高，充电成为一个大的问题。充电机系统的稳定性，对于充电效率及蓄电池寿命具有重要的影响。电动汽车的普及需要有相应的充电机系统作为支持支持。目前，国内的电动汽车示范应用和展示了大量的工作，取得了一定的成绩，但在充电机系统的稳定性方面还缺乏研究，本文在概述电动车充电机系统及充电模式的基础上，从PWM整流器的角度分析充电机系统的稳定性。

【关键词】 电动汽车；充电机；PWM整流器；稳定性

1电动汽车充电机系统

电动汽车充电机系统的基本结构包括共交流和共直流母线结构，前者充电器的输入交流电压源，所有充电器共享一个交流母线，该结构具有，充电器可模块化设计，个别调整的优点。其缺点是每充电器需要整流装置。充电系统由一个大容量PWM整流器，其将交流电压转换为电网的直流母线的直流电压，并直接将动力电池组连接到直流总线，这种结构便于对电能质量进行统一治理。为了增加充电器的功率可以使用多个小功率充电器输出端并联，增加输出电流。电动汽车的充电机系统，通常根据使用这三种充电结构的混合的特定情况下，充电器的部分由直流电源，充电器供电由交流总线，充电器的输出端中的部分的一部分并联电源电池充电。

2电动汽车充电模式

在电动汽车中通常使用恒定电流和恒定电压两种的充电模式为固定功率的电池组。两阶段的充电电池组充电曲线。在一般情况下，在充电和初始阶段，充电电池的最佳速率以恒定电流，锂离子电池的充电为0.3C，包括：C为电池容量，如C = 100Ah的，1C充电率的充电电流为100A 。在充电的初始阶段中，电池具有低的电势，即使电池的充电电压不高，电池的充电电流还是很大的。因此，在充电开始阶段使用的恒定电流充电，即充电电流以保持恒定的值。随着充电时间的延续，电池的电势继续上升，充电电压也不断提高。当电池的充电电压达到最大允许充电模式从恒流充电模式，以恒压充电模式来改变，也就是，充电电压保持恒定。恒压充电阶段，因为电池电位仍在上升，充电电压保持恒定，所以对电池的充电电流是一个双曲线趋势继续下降，一直下降到零。但在实际充电过程中，当充电电流降低到0.015C，充电充满至停止充电。此外，电动汽车充电系统还必须具有自动保护功能。特别是在恒定电压充电阶段，如果单体电池的充电电压超过所允许的充电电压时，充电器应能够自动降低的充电电压和电流，电池的充电电压不超过所允许的充电电压，防止充电电池的电压过高。

3电动汽车充电机的稳定性分析

电动车充电机系统的稳定性随着使用环境的变化而变化，根据该基本结构的充电器，它分为三相PWM整流器，输出电平的DC / DC变换器的输入两部分，从而在电动车充电器稳定性和动态响应变量的原因还在于功率输出阻抗和充电器输入阻抗相互作用，充电器输出阻抗和负载阻抗输入交互，充电器的数学模型已经改变，这使得什么被认为是充电器的稳定操作变得不稳定，原来的动态响应好充电器动态响应。在电动汽车的充电系统，三相PWM整流器连接到前者电网和级联的直流/直流转换器。这种连接结构会产生两个端口：接口1，接口2。在PWM整流器的设计中，默认通常是在理想的电源和理想的负载的情况下运行。对于PWM整流器，理想的电源是零，理想负载为DC-DC转换器的输入阻抗是无限的。然而，功率网络和DC-DC转换器的输出阻抗的输入阻抗通常是不可忽略的。的稳定性和PWM整流器的瞬态响应是由使用环境的不同。

对于电压类型的端口，例如电网、PWM整流器输出端口，恒定电压方式的DC-DC转换器的输出端口，恒流模式功率电池，所述等效电路戴维南类型，为理想电压源和阻抗系列，这个端口最差的情况下将出现在阻抗振幅值最大处；对于电流型端口，诸如PWM整流器输入端口，DC-DC变换器输出端口，恒压模式电源电池，所述等效电路诺顿类型，提供了理想的电流源和形式的阻抗，这个端口最差的情况下是在是阻抗振幅最低处。PWM整流器的穩定性和瞬态响应是受到前一级的输出阻抗的影响。电网的输出阻抗与PWM整流器的输入阻抗相比的影响，并在PWM整流器网格的影响可以忽略。PWM整流器的设计应的负载特性，所述DC-DC转换器，具有恒压充电模式比与恒流充电模式的DC-DC转换器降低的DC- DC转换器，恒压充电模式的设计应确保PWM整流器的稳定运行。该PWM整流器的输出阻抗可以影响的DC-DC转换器，这使得相位裕度和幅值裕降低的控制环路，尤其是在恒压充电模式，当电源的输出阻抗特性不被认为是，恒压充电方式和恒定电流充电模式，应以保证控制环路的效果提高时，输入阻抗是不能忽略的。动力电池负载可以改变的DC-DC转换器，具有理想的负载或电阻负载下良好的动态特性的特征。恒压充电模式，通过频率控制回路电阻负载略有下降，动态特性变化不大，可以用模拟电阻动力电池负荷；恒流充电模式下，与电池负载和与电阻负载控制环路通过减少了近10倍的频率，相位裕度也减少很多，在DC-DC转换器的动态响应的变化，动力电池负载特性被认为在控制器的设计过程中，或通过频率设计不当，充电器，可以方便地前往开环模式，不适合使用用于恒流模式充电器测试阻性负载。

参考文献

[1]解锦辉.交流整流型充电发电机运行稳定性研究[D].哈尔滨工程大学，2001.

[2]金会针.集成功率电源管理电路的稳定性研究[D].北方工业大学，2011.