电动汽车与充电设备充电安全预警研究综述

随着全球新能源技术的大力发展,电动汽车及其配套充电设施日益普及化。电动汽车自燃事故与充电安全问题也备受关注。文中从充电安全因素的视角出发,深入地梳理总结了近年来电动汽车与充电设备安全预警研究方法。首先,对充电安全影响因素进行了详细的分类,并对现有的充电安全预警方法成熟度进行了总结与探讨。然后,归纳了预警模型精度与预警误差等评估指标。接着,基于真实的充电订单数据与工单数据对现有模型进行了整体评估与对比分析。最后,对电动汽车与充电设备充电安全预警的后续研究工作进行了展望。

基于改进LSTM神经网络的电动汽车充电负荷预测

当前对电动汽车(EV)充电负荷预测的研究缺少真实的数据支撑,并且模型考虑场景过于简单,影响因素考虑不到位,预测结果缺乏说服力。基于此,提出一种考虑多种电动汽车充电负荷影响因素的电动汽车充电负荷预测方法。首先,考虑天气、季节、温度、工作日、节假日等因素对电动汽车充电负荷的影响,采用三标度层次分析法分析各影响因素权重;其次,建立LSTM神经网络预测模型,通过真实数据训练得到用于预测的LSTM神经网络模型,结合影响因素权重分析结果对预测模型进行修正,得到最终的改进LSTM神经网络负荷预测模型;最后,采用常州某小区的真实数据对所提预测方法进行试验验证。结果表明,所提方法可以实现电动汽车充电负荷的精确预测,且负荷预测结果可为有序充电策略研究提供参考。

基于DSOGI-PLL与ANF-LPF的i_(p)-i_(q)三相谐波检测方法

随着分布式电源大规模接入电网,电力系统中频率波动、电压不平衡以及谐波畸变等问题日益严重。在这样不平衡和失真的电网条件下,传统i_(p)-i_(q)谐波检测法已不能满足工程需要。为解决这一问题,文中提出一种基于DSOGI-PLL与ANF-LPF的i_(p)-i_(q)三相谐波检测方法。一方面,采用DSOGI-PLL提高复杂电网下提取基波相位的能力;另一方面,采用一种具有选择性谐波滤波能力的改进结构LPF,来提高谐波检测的抗干扰能力。结果表明,所提方法能够在复杂电网条件下完成三相谐波检测。

基于改进GRU模型的直流充电桩故障预测

直流充电桩作为电动汽车有效的供电设备,其故障频发对电动汽车充电安全带来隐患.对充电桩的故障进行准确预测将有效地确保电动汽车充电过程的安全.本文提出了一种改进门控循环单元(gate recurrent unit,GRU)直流充电桩的故障预测模型.首先,分析充电过程中直流充电桩的常见故障类型,考虑到实际采集过程中具体故障数据样本量少的情况,利用变分自编码器(variational auto-encoder,VAE)数据增强方法对样本数据进行扩充;然后,基于GRU网络模型的故障预测方法,利用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化GRU网络参数,采用支持向量机(support vector machine,SVM)模型改善网络输出的分类函数,提出了PSO-GRU-SVM直流充电桩故障诊断模型;最后,利用算例对比改进前后的预测精度,分析对比混淆矩阵热力图,并且与常用的两种网络模型进行对比,结果表明了文中方法有效地提高了预测精度,验证了文章中方法的可行性.

基于BOA-SSA-BP神经网络的充电桩故障诊断方法

针对电动汽车直流充电桩故障多发且难以精准诊断的问题,提出一种基于改进反向传播神经网络(BP:Back Propagation)的充电桩故障诊断方法。首先,对充电桩的运行数据集归一化、缺失值填充等预处理,将处理后的数据集输入BP模型中进行训练;其次,引入基于蝴蝶优化算法改进的麻雀搜索算法,对BP模型的权值和阈值进行寻优,得到最优化模型;最后,基于优化后的BP模型对充电桩的故障状态进行诊断。仿真结果表明,在平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差等方面均具有良好的计算优势,相比传统BP算法的诊断精度,所提出的改进BP方法提升了14.85%,能较为准确地诊断充电桩的状态,为电动汽车故障诊断提供有力保障。

智能换电站电池包锁止机构位姿视觉估计

面向电动汽车的电池换电需求,对换电站电池包对接中的锁止机构定位问题,提出了一种基于点云分割的电池包锁止机构6D位姿估计方法。该方法使用YOLOv5网络从场景中分割出锁止机构的点云,并使用体素滤波与移动最小二乘拟合进行点云的滤波与平滑;通过引入点云分割网络预测点云标签,为快速点特征直方图特征加入全局语义特征,弥补快速点特征直方图只有点云局部特征的缺陷,并根据该特征进行随机抽样一致性刚体点云配准,估计锁止机构点云的6D位姿,最后使用迭代最近点方法算法校正位姿估计结果。实验结果表明,基于点云分割的锁止机构6D位姿估计算法精度较高,可以克服环境噪声导致的误匹配,精确获取锁止机构位姿,其位姿估计的角度误差可以达到1.90°,位移误差可以达到1.4 mm,RMSE可以达到1.5 mm,为换电站电池对接定位提供了有效的解决途径。

基于模糊综合评价的电动汽车充电安全风险评估

为了定量评估电动汽车充电过程中的安全水平,对电动汽车充电过程中诱发充电安全事故的因素进行了分析,并采用模糊综合评价方法设计了电动汽车充电安全风险评估方案;提出了一种综合赋权的方法来改进灰色关联度主观赋权存在的指标权重不确定的问题,保证了评估结果的合理性与可靠性;首先统计分析指标诱发充电事故的频率获得客观权重,然后经过基于灰色关联度的专家经验判断得到主观权重,最后通过标准离差求出主观权重与客观权重的分配系数;该方法既保留了主观权重中专家的权威性,又充分体现了数据本身所具有的客观特征;其次,将充电安全划分为5个等级并且设定合理的阈值,构建梯形分布的隶属度函数;经过对某充电站充电数据的分析,验证了该风险评估方案的可行性和正确性。

基于模糊RBF神经网络改进VSM的EV充放电控制策略研究

为解决电动汽车(EV)大规模接入电网导致的电网频率、电压等指标稳定性下降的问题,提出将虚拟同步机(VSM)控制策略应用于EV充放电系统的前级双向AC/DC变换器中。针对VSM控制中虚拟惯量和虚拟阻尼参数整定难的问题,提出一种基于模糊RBF神经网络改进VSM的控制策略。首先,建立EV前级变换器VSM闭环传递函数,根据二阶系统稳定性分析虚拟参数对系统性能的影响;然后,融合模糊算法启发式搜索的优点和RBF神经网络优良的非线性函数逼近能力,设计模糊RBF神经网络自适应控制器,对VSM虚拟参数进行在线调整;最后,通过Matlab/Simulink仿真验证所提策略的有效性。

电动汽车能源供给设施建设现状与发展探讨

电动汽车能源供给设施建设是电动汽车大规模推广应用的前提和基础。介绍了美国等发达国家电动汽车能源供给设施建设的现状并进行了对比分析,阐述了国内电动汽车能源供给设施建设的现状,分析了国内交流充电桩、充电站及电池更换站等主要能源供给设施的类型及特点。最后,对国内电动汽车能源供给设施建设中存在的主要问题及其智能化、网络化、标准化的发展方向进行了讨论。

电动汽车非车载充电机充电模块的研制

介绍了一种采用LLC串联谐振控制的500V/25A电动汽车非车载充电机充电模块的总体设计方案,给出了该充电模块主电路、控制电路等关键电路。阐述了一种解决串联谐振变换器在空载或轻载时输出电压上升的方法,定量地给出了3种不同工作频率下充电模块的输入电压、开关频率以及输出电压等参数之间的关系式。在一台12.5kW原理样机上的实验表明,充电模块所有开关管实现了零电压开关,空载损耗低于20W,满载效率可达96%,所有性能参数完全满足电动汽车的充电要求。

逆变器并联系统直流环流产生原因及其检测与抑制方法

对于无输出隔离变压器的逆变器并联系统,各模块输出电压直流分量不一致会在模块问产生较大的直流环流。该文分析了逆变器输出电压产生直流分量的原因,介绍了逆变器并联系统直流环流检测和抑制方法。通过对逆变器基准正弦波直流分量的高精度数字调节,相应调节逆变器输出电压直流分量以抑制直流环流。在由两台3kVA逆变器组成的并联系统上进行的试验结果证明,该文介绍的直流环流检测与抑制方法对逆变器并联系统直流环流有较好的抑制效果。

双闭环控制电压源逆变器并联系统环流特性研究

逆变器并联系统各模块输出电压的幅值和相位不一致会产生有功环流和无功环流。从逆变器等效输出阻抗的角度,对基于输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的逆变器并联系统的环流特性进行了研究。理论分析、仿真和实验结果证明,对于双闭环控制电压源逆变器并联系统,各模块输出电压单位幅值差造成环流的大小取决于单模块逆变器等效输出阻抗的模值,环流的无功功率与有功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值;各模块输出电压单位相位差造成环流的大小取决于单模块输出电压和等效输出阻抗的模值,环流的有功功率和无功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值。

一种基于耦合电感的逆变器并联系统环流抑制方法

逆变器并联系统各模块输出电压的幅值和相位等参数不一致会在各模块间产生较大的环流。在逆变器输出端串联电感能够较好地抑制并联逆变器模块间环流 ,其缺点是降低了并联系统的稳态电压精度。本文提出了耦合电感法这一新的环流抑制方法 ,研究了逆变器并联系统单模块后接耦合电感和非耦合电感对系统输出电压和环流的影响。理论分析和实验结果证明 ,对于由 n个模块组成的逆变器并联系统 ,使用耦合电感抑制环流可以使环流减小为用普通电感抑制环流时的 (n-1 ) / n,而且耦合电感不影响逆变器并联系统的稳态电压精度。

逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法

基于输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的三态滞环控制逆变器,其输出交流电压中通常含有的不能满足要求的直流分量。详细分析了产生逆变器输出电压直流分量的几种原因,介绍了减小逆变器输出电压直流分量的方法。理论分析和试验结果证明:三态滞环控制逆变器输出电压直流分量的变化量与其基准正弦波直流分量的变化量成正比。同时,运算放大器的零点漂移、开关管属性不一致等因素对逆变器输出电压直流分量也有较大影响。

闭环SPWM逆变器死区时间对输出基波电压的影响

针对瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器逆变桥臂控制信号死区时间造成输出谐波电压问题,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器闭环控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。仿真和实验结果表明,对于采用瞬时输出电压反馈控制技术的SPWM逆变器,其输出电压在空载时随着死区时间的增加而增加,负载电流超过临界电流后其输出电压随死区时间增加而下降;其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。

基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的研究

串联谐振DC/DC变换器具有电路结构简单、在全输入和全负载范围内可实现开关管的ZVS、功率转换效率高等优点,是目前开关电源研究的热点之一。本文分析了基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的工作原理,阐明了变换器在三种不同开关频率下的工作特性,定量地给出了不同工作状态下变换器的输入电压、输出电压、开关频率以及谐振电感等参数之间的关系式。在一台1.5KW原理样机上的实验结果表明,该变换器变换效率最高可达96.3%,所有开关管实现ZVS,不同工作状态时变换器输入输出电压等参数关系与理论分析一致。

双闭环控制电压源逆变器外特性研究

外特性是电压源逆变器的一个重要指标,其属性取决于逆变器等效输出阻抗。介绍了双闭环控制电压源逆变器的结构和工作原理,利用其闭环传递函数求解出了逆变器等效输出阻抗的表达式,分析了电压外环比例系数、积分系数和电流内环等效放大倍数对逆变器外特性的影响。分析结果表明,电压外环积分系数是影响逆变器外特性的主要因素。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

逆变器输出电压中直流分量检测与数字调节方法

运算放大器的零点漂移 ,逆变桥功率管的属性不一致等原因会使逆变器输出交流电压中含有直流分量。不采取直流分量抑制措施的逆变器电路 ,其输出电压中直流分量通常不能满足要求 ,而且 ,对于无输出隔离变压器的逆变器并联系统 ,各模块输出电压直流分量不一致还会造成较大的直流环境。针对这一问题 ,本文介绍了直流分量的检测方法 ,提出了三种直流分量数字调节方案并将三种方案的特点进行了对比。实验结果证明 ,文中所介绍的直流分量调节方案都有较高的调节精度。

三态滞环控制逆变器等效输出阻抗计算与分析

三态滞环控制电压源逆变器采用电压外环和电流内环双闭环控制技术,具有电路拓扑和控制电路简单、稳态和动态性能良好的特点。对于电压源型逆变器,稳态电压精度是其输出电压的一个重要指标,其大小取决于逆变器的等效输出阻抗的大小。利用三态滞环控制逆变器的闭环传递函数求解出其等效输出阻抗的表达式,分析了逆变器控制电路参数对稳压精度的影响。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

逆变器直流分量高精度数字调节原理与方法

1 引言 随着电力电子技术的飞速发展和各行各业对电气设备控制性能要求的提高,逆变技术得到了越来越多的应用[1].然而,由于逆变器控制电路中运算放大器的零点漂移,开关管本身及其驱动电路不一致等原因会使逆变器输出电压产生直流分量.根据美国国家军用标准MIL-STD-704E,逆变器输出电压为115V/400Hz时,输出电压的直流分量应小于±100mV.对于通常的无输出隔离变压器的逆变器,其输出电压的直流分量常常达到300mV,远远不能达到要求[2,3].直流分量不仅对逆变器本身和用电设备产生危害,还会在无输出隔离变压器的逆变器并联系统中产生直流环流,降低了并联系统的可靠性.针对这一问题,提出了对逆变器输出电压直流分量进行数字调节的三种方案并将三种方案的特点进行了比较.试验结果证明文中介绍的直流分量调节方法有较高的调节精度,对逆变器输出电压直流分量有较好的抑制效果.