電動(dòng)汽車充電機(jī)充電諧波水平評(píng)估及治理方案研究
2017-6-22 9:06:06??????點(diǎn)擊：
紹興供電公司的研究人員魯月喬、丁梁、錢祥威、黃驊，在2017年第2期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，電動(dòng)汽車的快速發(fā)展勢(shì)在必行，其接入電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生大量充電機(jī)諧波，且多位于配網(wǎng)末端，給配網(wǎng)電能質(zhì)量提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此有必要對(duì)電動(dòng)汽車充電機(jī)充電設(shè)施進(jìn)行建模仿真，評(píng)估其充電機(jī)諧波影響水平。
文中使用Matlab/Simulink設(shè)計(jì)了充電機(jī)接入電網(wǎng)模型與無(wú)源充電機(jī)濾波器模型，建立了三相橋式不控整流充電機(jī)及無(wú)源充電機(jī)濾波器的仿真模型，使用快速傅里葉變換進(jìn)行了充電機(jī)濾波前后充電機(jī)諧波電流仿真分析。采用無(wú)源充電機(jī)濾波器后電網(wǎng)側(cè)各次充電機(jī)諧波電流顯著減少，電流總充電機(jī)諧波畸變率和各次充電機(jī)諧波電流含有率都有降低。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，居民家庭中電力電子型非線性負(fù)荷持續(xù)增加。國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃中提出建立現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保、新能源、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，充電機(jī)充電樁、充電機(jī)充電站等已大量建設(shè)，電動(dòng)汽車連接在居民配電網(wǎng)絡(luò)中已成事實(shí)，其充電機(jī)充電行為已成為新的分布式充電機(jī)諧波來(lái)源。
配電網(wǎng)分布式充電機(jī)諧波電流在電力系統(tǒng)中會(huì)引起電壓畸變等各種各樣的電能質(zhì)量問(wèn)題[2]。電力系統(tǒng)充電機(jī)諧波所引起的電容器燒毀、設(shè)備誤操作（如電機(jī)慢速爬行、電話通訊干擾和低壓開關(guān)誤動(dòng)作）、家用電器故障不能正常工作等問(wèn)題在電力系統(tǒng)中是顯而易見的。
同時(shí)，電力系統(tǒng)充電機(jī)諧波也會(huì)引起其它潛在影響，如增加能量損耗、降低變壓器壽命、以及影響電能表計(jì)量誤差等。大型負(fù)荷（如大型電動(dòng)汽車充換電站）所引起的充電機(jī)諧波在實(shí)際中是比較容易抑制的，如采取充電機(jī)諧波充電機(jī)濾波器等措施可有效消除其引起的充電機(jī)諧波影響。
電動(dòng)汽車充電機(jī)諧波源具有類似的大小并遍布在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中，盡管單獨(dú)一個(gè)充電機(jī)充電樁產(chǎn)生的充電機(jī)諧波并不顯著，但大量的類似充電機(jī)充電樁和電動(dòng)汽車充換電站產(chǎn)生的集體充電機(jī)諧波卻是非常可觀的，其對(duì)電力系統(tǒng)的影響與危害已不可忽視。將給配電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)負(fù)面影響[3-7]。
可見，對(duì)電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)產(chǎn)生的充電機(jī)諧波進(jìn)行建模仿真分析是非常急需且有必要的，以利于選定合理的供電方案和抑制充電機(jī)諧波的措施。
本文利用Matlab/Simulink仿真平臺(tái)對(duì)電動(dòng)汽車電池接入電網(wǎng)充電機(jī)充電進(jìn)行了建模仿真并利用無(wú)源充電機(jī)濾波器進(jìn)行充電機(jī)濾波。該抑制充電機(jī)諧波方法對(duì)電動(dòng)汽車充電機(jī)充電引起的電能質(zhì)量治理方案具有重要意義。
圖10 加入無(wú)源充電機(jī)濾波器的系統(tǒng)仿真模型
結(jié)論
論文從電動(dòng)汽車未來(lái)在居民配電網(wǎng)廣泛應(yīng)用時(shí)所引起的集體充電機(jī)諧波影響問(wèn)題出發(fā)，建立了充電機(jī)充電站或充電機(jī)充電樁群的仿真模型。仿真分析充電機(jī)工作時(shí)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，主要分析研究了各次充電機(jī)諧波電流含有率、電流總充電機(jī)諧波畸變率隨充電機(jī)臺(tái)數(shù)增加的變化規(guī)律及加入無(wú)源充電機(jī)濾波器后各次充電機(jī)諧波電流含有率、電流總充電機(jī)諧波畸變率的變化情況。研究表明：
（1）電動(dòng)汽車充電機(jī)產(chǎn)生的充電機(jī)諧波主要是次充電機(jī)諧波，隨著充電機(jī)臺(tái)數(shù)的增加，電流總充電機(jī)諧波畸變率和各次充電機(jī)諧波電流含有率呈減小的趨向；相同充電機(jī)臺(tái)數(shù)時(shí)，5，7， …，19 次充電機(jī)諧波電流含有率依次減少，即充電機(jī)諧波次數(shù)越大，其充電機(jī)諧波含有率越小。
（2）加入5、7次無(wú)源充電機(jī)濾波器后，電流總充電機(jī)諧波畸變率和各次充電機(jī)諧波電流含有率都有降低，尤其5、7次充電機(jī)諧波含有率降低更加顯著。無(wú)源充電機(jī)濾波器能夠有效的有針對(duì)性的濾去某次充電機(jī)諧波，效果顯著且成本低。
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