(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 103928930 A
(43)申请公布日 2014.07.16
(21)申请号 CN201410183139.4
(22)申请日 2014.05.04
(71)申请人 太原理工大学
    地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79号
(72)发明人 赵菊敏 王方媛 李灯熬
(74)专利代理机构 太原科卫专利事务所(普通合伙)
    代理人 朱源
(51)Int.CI
      H02J3/01
      H02J7/00
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      减少电动汽车充放电过程中电网谐波的方法
(57)摘要
      本发明属于电力领域，涉及电动汽车充电站，具体为一种减少电动汽车充放电过程中电网谐波的方法。考虑到有源滤波器和无源滤波器（C型滤波器）都有其优点和缺点，现把有源滤波器和C型滤波器结合而成的混合滤波器接在电网侧，并采用“双阶段”间谐波检测方法，把还存在的谐波用FFT方法将其滤除，最终可以将加入电网侧的谐波减少到最小。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种减少电动汽车充放电过程中电网谐波的方法，其特征在于：包括如下步骤：       
（1）、交流电网首先通过交流电感滤波，然后串联有电感和非线性负载；       
（2）、无源滤波器和有源滤波器通过耦合变压器串联后与由电感和非线性负载构成的串联支路并联；所述无源滤波器、有源滤波器和耦合变压器结合而成混合滤波器；       
（3）、混合滤波器串联有间谐波检测滤除装置，所述间谐波检测滤除装置由DSP芯片、微处理器和带阻滤波器构成，通过采用双阶段间谐波检测方法实现，第一阶段基于加窗插值FFT方法提取谐波分量，并将其从原信号中滤除掉；第二阶段再次进行加窗插值FFT方法提取间谐波分量，从而去除该间谐波分量；具体如下：       
a、谐波分量的检测和滤除：       
信号中谐波频率成分x(n)，由式（1）表示       
x<sub>w</sub>(n)=x(n)*w<sub>1</sub>(n)………………………………………………….（1）       
式（1）中：n=0，1，2，……；x<sub>w</sub>(n)为加窗截断后序列；w<sub>1</sub>(n)为第一阶段谐波检测选取的窗函数；       
式（1）中信号的谐波频率成分x(n)可以表示为谐波分量x<sup>H</sup>(n)和间谐波分量x<sup>l</sup>(n)之和，则式（1）由式（2）表示       
x<sub>w</sub>(n)=[x<sup>H</sup>(n)+x<sup>l</sup>(n)] *w<sub>1</sub>(n)= x<sup>H</sup>(n) *w<sup>1</sup>(n)+x<sup>l</sup>(n)*w<sub>1</sub>(n)…………（2）       
式（2）中，x<sup>H</sup>(n)为理论计算的谐波分量，       
根据式（2），利用加窗插值FFT方法得到实际检测出的谐波分量x<sup>H1</sup>(n)，并利用带阻滤波器将其从原信号中滤除；       
b、间谐波分量的检测和滤除：       
通过步骤a后，信号中谐波频率成分x(n)，由式（3）表示       
x’<sub>w</sub>(n)=[x<sup>H</sup>(n)-x<sup>H1</sup>(n)+ x<sup>l</sup>(n)] *w<sub>2</sub>(n)……………………………….（3）       
式中：x’<sub>w</sub>(n)为滤除谐波分量计算值后序列；w<sub>2</sub>(n)为第二阶段谐波检测选取的窗函数；       
要保证第一阶段a的计算精度，即要求ε<sup>H</sup>= x<sup>H</sup>(n)-x<sup>H1</sup>(n)尽量小，将ε<sup>H</sup>=0简化处理后，则式（3）由式（4）表示       
x’<sub>w</sub>(n)= x<sup>l</sup>(n) *w<sub>2</sub>(n)………………………………………………（4）       
根据式（4），利用加窗插值FFT方法得到实际检测出的间谐波分量x<sup>l</sup>(n)，并利用带阻滤波器将其从原信号中滤除。       
51汽车网2.根据权利要求1所述的减少电动汽车充放电过程中电网谐波的方法，其特征在于：所述无源滤波器采用C型滤波器。       
说  明  书
<p>技术领域       
本发明属于电力领域，涉及电动汽车充电站，具体为一种减少电        动汽车充放电过程中电网谐波的方法。       
背景技术       
随着环境危机和能源危机所带来的影响日益显著，电动汽车作为        新一代节能与环保工具的代表进入了发展高潮，但是由于充电机中的        整流装置等非线性元件的存在，造成大量电力谐波污染，导致电能质        量日益恶化。       
电动汽车充电站接入电网以后，会给电网中加入很多谐波，在三        相平衡系统中，5次及7次谐波尤其明显。充电机接入电网时都要通        过变压器，其接入方式如图1所示。       
电动汽车充电站中多台充电机同时工作，这时，多台充电机输入        电流之和是供电网输入充电站的总电流。由下式可知，当充电机输出        功率发生变化时，输入电流的某一次谐波的幅值和相角都将发生变化，        也就是说，同时工作的几台充电机，当输出功率不同时，各自产生的        同次谐波会发生相互抵消的现象，尤其是对于高次谐波，从而使得充        电站的各次电流谐波小于所有充电机的电流谐波之和。如果用i<sub>a</sub>(t)        表示电网中的电流，P<sub>0</sub>代表功率，f、f<sub>a</sub>、f<sub>b</sub>分别代表函数，ω是指频        率，则电网中的电流的表达式为：       
<maths><math><mrow><msub><mi>i</mi><mi>a</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>P</mi><mi>o</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mo>∞</mo></munderover><mrow><mo>(</mo><msub><mi>f</mi><mi>am</mi></msub><mrow><mo
>(</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>P</mi><mi>o</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mi>mωt</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>f</mi><mi>am</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>P</mi><mi>o</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mi>mωt</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></math></maths>