1.课题来源和背景：在电动汽车充放电条件下，以减小电容容值和成本、子模块电容电压波动为优化目标，设计和综合出一套有功功率和无功功率能够依赖应用要求自适应调节的，适合电动汽车充放电系统所具有的功率双向流动机制及其实现算法，并通过仿真、样机试验和理论分析的评价和比较所设计机制与算法的性能。本研究为了满足基于单元串联式静止无功发生器的动态性能、鲁棒性和抗干扰性能要求，设计了最速控制综合函数安排过渡过程并作为非线性状态误差反馈控制律的控制算法，避免了滤波效果差及积分饱和的问题。验证了本研究所设计的ADRC控制算法具有较好的动态性能和较强的抗干扰性。 2.主要论点与论据 研究内容： （1）充电机及充电桩对电网的影响及无功和谐波分析 充电站或者充电桩采用的充电机是非线性设备，运行时会影响电力系统的电能品质，电动汽车充电站电气主接线图如图3所示。充电桩对电力系统的影响主要体现在造成谐波污染和电网功率因数下降等方面。尤其是对电费计量系统、计算机类设备、变压器、功率因数补偿电容器、发动机和电动机、继电保护等设备。需要补偿后能够满足国家出台的谐波标准GB/T14549-1993。本项目首先要对充电桩产生的谐波特点进行研究，并对电动汽车充电桩接入电网进行谐波分析和无功补偿的情况进行研究，对充电桩接入电力系统的谐波进行仿真预测，从而有针对性地配置合适的谐波抑制和无功补偿设备。 （2）多电平变换器理论分析和充电桩无功补偿调制策略研究 充电桩无功补偿常采用三种方法，分析它们的应用场合和利弊，并提出一种新的对充电桩进行无功补偿和谐波抑制方法。本项目研究和采用的拓扑为星型接法SVG如图4所示，级联多电平变换器可输出多种电平，通常电平数越多，调制算法越复杂。级联SVG上常用的调制算法有载波移相调制，导通角度优化调制，移相SVPWM调制等。各调制算法互有优缺，对电动汽车充电桩谐波补偿性能也会产生影响。其中基于移相的调制算法各功率单元容易满足开关频率一致而将特别进行研究。 （3）线性和非线性自抗扰电流跟踪控制： 通过电流跟踪控制，能够使补偿电流接近参考电流，但实际补偿电流总会存在一定的滞后和扰动，且滞后量和扰动量往往是非线性的。要想进一步提高补偿精度与抗扰性，本项目基于前期积累的控制策略研究，采用自抗扰控制，ADRC控制的创新思想是通过归一化设计得到系统的积分串联结构，使得ADRC控制方法既控制了系统的全部状态，又可以动态补偿系统的内外扰动，提高了系统的稳定性和鲁棒性。本项目将在前期基础研究之上，深入探索ADRC在电动汽车充电桩无功补偿应用中所能解决的特殊问题，尤其是充电桩充电过程中所产生的谐波问题。 （4）级联SVG电网电压三相不平衡、负载不平衡及直流侧电压平衡算法 级联SVG在充电桩充电过程中还需要协调各功率单元电压平衡，同时应尽量使各功率单元开关频率接近，以平衡其开关损耗，实际运行过程中还需要检测各单元柜温度，协调各单元柜工作状态。对于星形接法的级联SVG，功率单元的电容电压平衡问题需要同时考虑相间的平衡和相内各单元的平衡，为此需要研究电容电压的总体控制，各相有功电流的分相补偿，以及各功率单元的充放电能量控制。当充电桩所在电网出现电网电压三相不平衡时，或者充电桩出现不平衡状态时，级联SVG系统的控制策略研究也是本项目的重点、难点研究内容。 3.创新点 （1）针对电动汽车充电桩对电网的谐波分析和仿真预测，有针对性地提出有效的无功补偿解决方案。 （2）采用先进的线性和非线性自抗扰控制，显著提升系统的抗扰性和鲁棒性。 （3）提出一种新的功率单元电容电压平衡控制策略，提出相间补偿有功电流，相内补偿电压的方法。以达到能够用于谐波抑制的要求，并整体实现级联SVG的谐波抑制功能。实现功率单元电容电压的均衡，满足不同负载与调制比情况。 4.社会经济效益 能源消耗减少20%，耗电减少5%。电压闪变减少4倍。

黑龙江科技大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。