引 言

電動汽車（Electric Vehicle，EV）是中國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè) [1]。與傳統(tǒng)電動汽車充電方式相比，未來的電動汽車更多地處于微網(wǎng)環(huán)境中，尤其是在微電網(wǎng)的“光儲充一體化” 環(huán)境下充電 [2]。在微電網(wǎng)環(huán)境中為電動車輛充電會產(chǎn)生影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的諧波。目前，關于微電網(wǎng)環(huán)境下的電動汽車充電諧波的研究大部分在離網(wǎng)條件下進行 [3]。由于微電網(wǎng)在并網(wǎng)模式下頻率 f 和電壓 V 會得到大電網(wǎng)的支持，因此相比離網(wǎng)，電網(wǎng)車輛在并網(wǎng)微電網(wǎng)下的運行更為常見 [4]。文獻 [5] 研究了電動汽車的充電過程，并提出電動汽車充電電池充電過程中的輸出功率函數(shù)關系。文獻 [6] 針對離網(wǎng)情況下電動汽車充電產(chǎn)生的諧波提出了一種主要控制策略。文獻 [7] 研究了電網(wǎng)連接模式下電動汽車充電的諧波效應。

針對上述不足，本文提出一種新的控制策略，在初級控制的基礎上增加諧波補償器，形成二次控制，將二次控制層測量并與參考值進行比較得到的差值作為補償量反饋給初控制。

1 并網(wǎng)環(huán)境下電動汽車充電諧波的分析

電動車由充電器充電。充電器主要由三相橋式不可控整流電路和高頻開關轉換電路 [8] 組成。經(jīng)整流器整流后通過過濾裝置，DC 功率被供應到功率改變部分，并且在輸出濾波之后，電池被充電。充電機結構如圖 1 所示。濾波電容器 C之后的電路部分可以由非線性電阻器 Rc 近似代替 [9]。

由于沒有控制整流電路，周期性變化的非正弦電流流過變壓器的次級側，并且電流中存在諧波分量。本文通過諧波總變差和 h 次諧波含量測量諧波的比例。h 次諧波電流含量（HRIh）和諧波電流含量 Ih 定義為 ：

根據(jù)上述公式，可以計算電流中的諧波含量。在實際系統(tǒng)中，非線性負載諧波特性的分析和評估一般只計算出 3 次，5 次，7 次諧波電流失真率和電流諧波總失真率。

2 并網(wǎng)環(huán)境下電動汽車充電諧波的治理

根據(jù)上述諧波分析，需要處理電動車輛在并網(wǎng)環(huán)境中充電時產(chǎn)生的諧波。在初級控制的基礎上增加第二控制鏈路，PI 控制器算法用于設計諧波補償鏈路，以抑制微電網(wǎng)中的 5 次和 7 次諧波而不影響基波電流。諧波補償器可以表示如下 ：

式中：HD5，HD7 分別為 5 次、7 次諧波檢測；HD5* 為 5 次諧波參考值；HD7* 為 7 次諧波參考值。二級控制諧波補償器如圖 2 所示。

微電網(wǎng)的諧波抑制二級控制流程如圖 3 所示。

3 實驗結果仿真

為了驗證本文提出的微電網(wǎng)諧波抑制分層控制策略的有效性，利用 Matlab 搭建仿真模型，如圖 4 所示。

仿真結果如圖 5 所示?？梢钥闯觯谔砑又C波補償器后，微電網(wǎng)的輸出電流得到顯著改善。由二次控制產(chǎn)生的電流輸出的正弦性得到保證，并且由非線性負載引起的微電網(wǎng)電流的總諧波失真率也顯著降低，滿足要求。電流諧波總畸變率如圖 6 所示。

根據(jù)以上分析，當電動車輛在并網(wǎng)環(huán)境中充電產(chǎn)生諧波時，添加基于主控制的二次控制可以降低輸出電流的總電流諧波失真率，進而改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結 語

本文針對電動汽車在并網(wǎng)環(huán)境中充電產(chǎn)生大量諧波的問題，提出一種抑制并網(wǎng)諧波補償?shù)姆謱涌刂撇呗?。根?jù)對仿真情況的分析，二級控制通過補償?shù)?5 和第 7 諧波來抑制由電動車輛在并網(wǎng)環(huán)境中產(chǎn)生的諧波。仿真結果表明，當電動汽車在并網(wǎng)環(huán)境中充電時，控制策略可以抑制諧波對系統(tǒng)的影響，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。