试论电动汽车充电站对电网电能质量影响

1、    试论电动汽车充电站对电网电能质量影响    赵礼瑾+吴东华摘 要：本文主要针对电动汽车充电站对电网电能质量影响进行探讨，在分析电动机器的充电站分类基础上，提出充电引起电能质量问题，并重点分析了相应的解决策略，希望对于今后的电动汽车充电站发展和建设具有一定帮助。关键词：电动汽车充电站，电网电能质量，充电站分类，谐波问题：tm6 ：a ：1672-3791（2014）08（b）-0116-01世界各国政府和人民越来越重视智能电网技术的发展，智能电网中一个重要组成部分就是电动汽车，其往往具有较为广阔的发展前景。当前，汽车企业在金融危机后正进入全面的能源

2、转型期，全世界都已经认识到大力发展汽车产业的潜力。可以预计，电动汽车的广泛普及在未来城市中必不可少，通过大规模电动汽车充电站的运营能有效满足推进低碳经济、发展清洁环保型电力能源的需求。1 充电站分类概述1.1 第一类充电机在第一类充电机中，其结构主要是由斩波电路、不可控整流电路、工频变压器、滤波装置等组成。分析这种充电机主要特点，其主要包括动态性能好、直流侧电压纹波小、需要采用体积较大的工频变压器，其主要的缺点则是存在过大的充电机谐波电流，不合适接入公用电网。1.2 第二类充电机分析第二类充电机的结构组成，其主要包括三项不控整流、工频变压器、高频变压器隔离dc-dc变换器，还有相关的滤波装置等

3、。这类型的主要特点则是，具有比较好的动态性能、较小的直流测电压纹波、为了具有较小的装置体积而采用高频隔离。这种充电机具有低廉的价格，尽管存在相对较高的谐波含量，在消费者中接受度较广，则为主流的充电机。1.3 第三类充电器分析第三类充电机的结构，其主要是由高频变压器隔离dc-dc变换器、三相pwm整流器、以及相关的滤波装置。其中，pwm整流技术在其整流侧采用，存在较低的谐波成分，较高的功率因数，能够满足5%以下的注入电网的电流总畸变率。要想使得装置体积减小，还能采用高频隔离技术，还具备较高的变换效率，这种充电机具有技术上的一定优势，但是，生产成本由于采用pwm技术而大大增加，还难以较为广泛应用。

4、2 充电引起电能质量问题探讨这里通过某高频充电机对配电网电能质量影响进行说明，其中，谐波污染则是电动汽车充电机配电网的电能质量的主要影响方面。对于连接城市电网运行的电动汽车充电站连接来说，配电网必然受到其产生的谐波污染的影响，这种不利影响主要表现在以下几个方面：一是，对于电能表来说，造成用户支出电费增加，这是因为计费时的电能表则会把谐波作为有功功率；二是，对于变压器来说，变压器的铜耗以及杂散损耗会因为谐波电流而增加，铁耗则因为谐波电压而增加，变压器的噪声增大也是由于谐波注入影响；三是，对于输电线路来说，使得线路损耗和发热量增加；四是，对于电设备来说，计算机等电视设备在谐波较高的影响下而会产生误

5、动作，造成出现不正常的运行状态；五是，对于补偿电容器组来说，电容器的寿命也受到注入的谐波电流的影响，这是因为其能造成电容器的电压和发热量升高，大大缩短其实用寿命；六是，对于继电保护装置来说，在谐波电流的影响下，某些继电保护装置是由序分量过滤器组成，容易受到谐波电流的干扰，而不能正常工作。在电力系统中，产生谐波并进行传播，这是系统中的公害，则会对于电网电能质量带来极大问题，严重干扰到各种电力设备的正常运行，应该采取一定有效措施。3 充电站谐波治理措施分析3.1 利用12脉动桥式整流电路利用一台三绕组变压器，并联两个6脉动整流桥，同时，变压器二次侧一个进行相关的星形连接，另外一个则成三角形连接，要

6、求整流电源每相应该相互彼此错开/6，这样就能构成12脉动整流电路。其中，在12脉动桥式整流电路中，电流的各次谐波有效值则与其次数成反比关系，在越高的次数下，其有效值则越小，这样无疑有利于谐波的滤除。3.2 采用apf有源电力滤波器在充电站谐波治理中利用有源电力滤波器，其基本思想则是把谐波电流分量在电动汽车充电机所产生的谐波电流中进行检测，和该分量大小相等但是存在相反极性电流分量则由该补偿装置产生，并进行相关有效地消除抵消，从而使得电网中流入的电流仅含有基波分量。利用apf装置的多样化补偿功能，具有较快的动态响应速度，能够有效进行补偿无功和抑制闪变，电网阻抗并不影响到其补偿特性，其则是完全由自身

7、运算和控制电路所决定。3.3 利用功率因素校正技术为了有效使得功率因素得以提高，同时，有效降低电流谐波含量，可以进行升压型的有源功率因素校正装置在充电机端安装。基波因素可以通过安装功率因素校正装置来进行提高，使得电流中的基波分量有效提高，使得谐波含量含有率则有所减少，满足谐波减小的效果。对于理想情况来说，功率因素校正能够在有源功率因数校正装置作用下而达到0.99左右，这样就能够明显减小谐波含量。3.4 增加动态无功补偿装置通过公式能够反映系统的承受谐波能力，在增加相关的动态无功补偿装置后，包括静止无功发生器（svg）或者静止无功补偿器（svc），无功补偿装置则对于注入电网无功的动态调节具有一定

8、作用。这样的情况下，保证电网电压不变，也能增加电网可容许总谐波电流的最大有效值，使得电网的承受谐波的能力有所提高。3.5 选择充电站容量较大的电源系统进行供电选择充电站容量较大的电源系统进行供电的情况下，从低压母线一侧端口以及谐波源来看，都存在降低的等值阻抗值，在变压器高、低压侧由整流装置所产生的谐波的电压畸变率都呈现降低的状态，这样也能够使得系统谐振点向频率更高点进行移动。4 结语崇明岛是世界最大的河口冲积岛，作为大都市圈内的特殊生态系统，已成为发展中国家区域转型生态发展模式的样本。本文主要通过在电动汽车充电站进行装设相关的12脉动桥式整流电路、有源电力滤波器、应用功率因素校正、增加动态无功补偿装置以及选择较大的电源系统等措施，来进行有效治理谐波影响问题。希望能在打造世界级生态岛建立生态文明特区的建设中提供一些帮助。参考文献1 陈坤，蒋浩.电动汽车充电设施若干关键技术探析j.广东电力，2011，24（12）.2 虞建闵，陈师斌.整流器所产生的高次谐波的分析与抑制措施j.低压电器，2007（19）.en