趙禮瑾++吳東華

摘 要：本文主要針對(duì)電動(dòng)汽車充電站對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量影響進(jìn)行探討，在分析電動(dòng)機(jī)器的充電站分類基礎(chǔ)上，提出充電引起電能質(zhì)量問(wèn)題，并重點(diǎn)分析了相應(yīng)的解決策略，希望對(duì)于今后的電動(dòng)汽車充電站發(fā)展和建設(shè)具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車充電站，電網(wǎng)電能質(zhì)量，充電站分類，諧波問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（b）-0116-01

世界各國(guó)政府和人民越來(lái)越重視智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)中一個(gè)重要組成部分就是電動(dòng)汽車，其往往具有較為廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)前，汽車企業(yè)在金融危機(jī)后正進(jìn)入全面的能源轉(zhuǎn)型期，全世界都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的潛力?？梢灶A(yù)計(jì)，電動(dòng)汽車的廣泛普及在未來(lái)城市中必不可少，通過(guò)大規(guī)模電動(dòng)汽車充電站的運(yùn)營(yíng)能有效滿足推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、發(fā)展清潔環(huán)保型電力能源的需求。

1 充電站分類概述

1.1 第一類充電機(jī)

在第一類充電機(jī)中，其結(jié)構(gòu)主要是由斬波電路、不可控整流電路、工頻變壓器、濾波裝置等組成。分析這種充電機(jī)主要特點(diǎn)，其主要包括動(dòng)態(tài)性能好、直流側(cè)電壓紋波小、需要采用體積較大的工頻變壓器，其主要的缺點(diǎn)則是存在過(guò)大的充電機(jī)諧波電流，不合適接入公用電網(wǎng)。

1.2 第二類充電機(jī)

分析第二類充電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，其主要包括三項(xiàng)不控整流、工頻變壓器、高頻變壓器隔離DC-DC變換器，還有相關(guān)的濾波裝置等。這類型的主要特點(diǎn)則是，具有比較好的動(dòng)態(tài)性能、較小的直流測(cè)電壓紋波、為了具有較小的裝置體積而采用高頻隔離。這種充電機(jī)具有低廉的價(jià)格，盡管存在相對(duì)較高的諧波含量，在消費(fèi)者中接受度較廣，則為主流的充電機(jī)。

1.3 第三類充電器

分析第三類充電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其主要是由高頻變壓器隔離DC-DC變換器、三相PWM整流器、以及相關(guān)的濾波裝置。其中，PWM整流技術(shù)在其整流側(cè)采用，存在較低的諧波成分，較高的功率因數(shù)，能夠滿足5%以下的注入電網(wǎng)的電流總畸變率。要想使得裝置體積減小，還能采用高頻隔離技術(shù)，還具備較高的變換效率，這種充電機(jī)具有技術(shù)上的一定優(yōu)勢(shì)，但是，生產(chǎn)成本由于采用PWM技術(shù)而大大增加，還難以較為廣泛應(yīng)用。

2 充電引起電能質(zhì)量問(wèn)題探討

這里通過(guò)某高頻充電機(jī)對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量影響進(jìn)行說(shuō)明，其中，諧波污染則是電動(dòng)汽車充電機(jī)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量的主要影響方面。對(duì)于連接城市電網(wǎng)運(yùn)行的電動(dòng)汽車充電站連接來(lái)說(shuō)，配電網(wǎng)必然受到其產(chǎn)生的諧波污染的影響，這種不利影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是，對(duì)于電能表來(lái)說(shuō)，造成用戶支出電費(fèi)增加，這是因?yàn)橛?jì)費(fèi)時(shí)的電能表則會(huì)把諧波作為有功功率；二是，對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)，變壓器的銅耗以及雜散損耗會(huì)因?yàn)橹C波電流而增加，鐵耗則因?yàn)橹C波電壓而增加，變壓器的噪聲增大也是由于諧波注入影響；三是，對(duì)于輸電線路來(lái)說(shuō)，使得線路損耗和發(fā)熱量增加；四是，對(duì)于電設(shè)備來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)等電視設(shè)備在諧波較高的影響下而會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，造成出現(xiàn)不正常的運(yùn)行狀態(tài)；五是，對(duì)于補(bǔ)償電容器組來(lái)說(shuō)，電容器的壽命也受到注入的諧波電流的影響，這是因?yàn)槠淠茉斐呻娙萜鞯碾妷汉桶l(fā)熱量升高，大大縮短其實(shí)用壽命；六是，對(duì)于繼電保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，在諧波電流的影響下，某些繼電保護(hù)裝置是由序分量過(guò)濾器組成，容易受到諧波電流的干擾，而不能正常工作。

在電力系統(tǒng)中，產(chǎn)生諧波并進(jìn)行傳播，這是系統(tǒng)中的公害，則會(huì)對(duì)于電網(wǎng)電能質(zhì)量帶來(lái)極大問(wèn)題，嚴(yán)重干擾到各種電力設(shè)備的正常運(yùn)行，應(yīng)該采取一定有效措施。

3 充電站諧波治理措施分析

3.1 利用12脈動(dòng)橋式整流電路

利用一臺(tái)三繞組變壓器，并聯(lián)兩個(gè)6脈動(dòng)整流橋，同時(shí)，變壓器二次側(cè)一個(gè)進(jìn)行相關(guān)的星形連接，另外一個(gè)則成三角形連接，要求整流電源每相應(yīng)該相互彼此錯(cuò)開π/6，這樣就能構(gòu)成12脈動(dòng)整流電路。其中，在12脈動(dòng)橋式整流電路中，電流的各次諧波有效值則與其次數(shù)成反比關(guān)系，在越高的次數(shù)下，其有效值則越小，這樣無(wú)疑有利于諧波的濾除。

3.2 采用APF有源電力濾波器

在充電站諧波治理中利用有源電力濾波器，其基本思想則是把諧波電流分量在電動(dòng)汽車充電機(jī)所產(chǎn)生的諧波電流中進(jìn)行檢測(cè)，和該分量大小相等但是存在相反極性電流分量則由該補(bǔ)償裝置產(chǎn)生，并進(jìn)行相關(guān)有效地消除抵消，從而使得電網(wǎng)中流入的電流僅含有基波分量。利用APF裝置的多樣化補(bǔ)償功能，具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，能夠有效進(jìn)行補(bǔ)償無(wú)功和抑制閃變，電網(wǎng)阻抗并不影響到其補(bǔ)償特性，其則是完全由自身運(yùn)算和控制電路所決定。

3.3 利用功率因素校正技術(shù)

為了有效使得功率因素得以提高，同時(shí)，有效降低電流諧波含量，可以進(jìn)行升壓型的有源功率因素校正裝置在充電機(jī)端安裝?；ㄒ蛩乜梢酝ㄟ^(guò)安裝功率因素校正裝置來(lái)進(jìn)行提高，使得電流中的基波分量有效提高，使得諧波含量含有率則有所減少，滿足諧波減小的效果。對(duì)于理想情況來(lái)說(shuō)，功率因素校正能夠在有源功率因數(shù)校正裝置作用下而達(dá)到0.99左右，這樣就能夠明顯減小諧波含量。

3.4 增加動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置

通過(guò)公式能夠反映系統(tǒng)的承受諧波能力，在增加相關(guān)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置后，包括靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）或者靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC），無(wú)功補(bǔ)償裝置則對(duì)于注入電網(wǎng)無(wú)功的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)具有一定作用。這樣的情況下，保證電網(wǎng)電壓不變，也能增加電網(wǎng)可容許總諧波電流的最大有效值，使得電網(wǎng)的承受諧波的能力有所提高。

3.5 選擇充電站容量較大的電源系統(tǒng)進(jìn)行供電

選擇充電站容量較大的電源系統(tǒng)進(jìn)行供電的情況下，從低壓母線一側(cè)端口以及諧波源來(lái)看，都存在降低的等值阻抗值，在變壓器高、低壓側(cè)由整流裝置所產(chǎn)生的諧波的電壓畸變率都呈現(xiàn)降低的狀態(tài)，這樣也能夠使得系統(tǒng)諧振點(diǎn)向頻率更高點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

崇明島是世界最大的河口沖積島，作為大都市圈內(nèi)的特殊生態(tài)系統(tǒng)，已成為發(fā)展中國(guó)家區(qū)域轉(zhuǎn)型生態(tài)發(fā)展模式的樣本。本文主要通過(guò)在電動(dòng)汽車充電站進(jìn)行裝設(shè)相關(guān)的12脈動(dòng)橋式整流電路、有源電力濾波器、應(yīng)用功率因素校正、增加動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置以及選擇較大的電源系統(tǒng)等措施，來(lái)進(jìn)行有效治理諧波影響問(wèn)題。希望能在打造世界級(jí)生態(tài)島建立生態(tài)文明特區(qū)的建設(shè)中提供一些幫助。

參考文獻(xiàn)

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