张国华1 豆宇波2
（1.榆林电力设计院；2.榆林电力分公司 陕西榆林 719000）
摘要：电动车汽车现在已经成为人们日常出行必用的交通工具，也符合当下国家提出绿色、环保出行的主旨。如今，电动车汽车被人们大规模应用，其相应的充电桩接入对电网谐波产生的影响，应该受到人们的重视，需要有关部门在对电动车汽车充电桩工作时，产生的谐波进行数据监测，保证其能在单位功率因数下正常工作。本文通过电动车汽车充电桩接入对电网谐波的影响，搭建仿真模型，探讨如何有效地减少充电桩在工作过程中对电网谐波的影响。
关键词：电动车汽车；充电桩；电网谐波
引言：
人们现在越来越重视能源和环境问题，绿色生活、绿色出行、节能环保不再只是宣传口号，被人们确确实实地运用在生活上。因此，电动车汽车行业得到良好的发展机会，电动车汽车出行，极大地减少环境污染，使人们出行便利。与此同时电动车汽车充电桩接入对谐波的影响，需要引起相关部门的重视，做好数据监测，加大监管力度，确保电网电能质量。分析电动车汽车充电桩介入对电网谐波的影响，可以更好地进行变量调控，做出有效的治理措施，让理论知识得到验证，在对电动车汽车充电桩工作运行时，对电网谐波影响可以得到有效的治理，让电动车汽车行业可以得到良好的发展，促进我国经济的发展。
一、电动车汽车充电桩谐波工作原理
电动车汽车行业的发展能够有效的促进我国新能源的开发，节约国家资源，提升我国的经济水平。电动车汽车充电设备引入的开展顺利与否，关乎到电动车汽车行业的发展。电动车汽车充电桩的控制电路主要是嵌入式ARM处理器完成。充电桩在工作过程中，整体电流呈半波对称，只有奇次谐波，没有偶次谐波。谐波的规律公式为：6k±1（k是正整数）。根据充电桩的工作原理可以进行仿真模型实验研究，探寻充电桩在工作过程中，对谐波的影响，找出有效的减少谐波影响的措施，为人们的基本生活需求提供一个保障，使电动车汽车行业与电力行业得到更好的发展。
二、电动车汽车充电桩接入对电网谐波的影响
大量电动汽车充电桩一旦接入到电网之中，会导致用电端部分承担更多负荷，三相之间供电会出现交替，这样就会造成谐波影响。具体而言，谐波指的是在电压传播的过程中，在电压信号中夹杂的杂波信号。谐波可对电网内潮流计算有效性造成影响，促使网络的消耗量增加。尤其是高压设备会出现额外消耗。谐波给通信线路可以造成两种影响，分别是静电感应影响、电磁干扰影响。而多输电线路不对称运行时，则需对这两种影响同时考虑。若输电线路对称运行，只需对高次谐波静电感应效应予以考虑。从侧面而言，谐波影响可以反映用电端给电网造成的污染，而充电桩动态污染，可对电网的安全、稳定运行造成直接影响。
电动车汽车充电桩接入对电网谐波的影响还体现在以下两方面：（1）电动汽车的充电桩一旦接入到电网，因不同电动汽车的汇聚度不同、充电行为不同，一旦接入后，会对电网电压水平造成影响。电压改变会对电流造成影响，引发电流变化，而电网在低电压状态下运行时，可能会出现电网有功功率、无功功率增大，进而导致成本增加。（2）在电动汽车集中充电时，由于电量分配存在的限制，可导致电网承受较大用电负荷，这会对电力系统用电平衡造成影响。在分析充电桩对电网谐波造成的影响时，需建立仿真模型，展开细致化分析。
三、电动车汽车充电桩接入对电网谐波影响的解决措施
在接入电动汽车充电桩时，硬采取有效措施来减轻接入行为对电网谐波造成的影响，具体可从以下几方面入手：
（一）使用12脉波整流电路
在电动车汽车充电桩仿真模型中接入12脉波整流电路，探究其是否可以减少对电网谐波的影响。在充电桩开始充电的前30分钟，输出功率最大的时候进行试验，可以得到配电网低压侧电流的波形，再对图形进行加以分析，可以观察到12脉波充电桩电压、电流谐波的变化规律，得出其公式：12k±1（k是正整数），电流波形与正弦波相接近。12脉波整流比6脉波整流相比，减少对谐波的影响，大大降低低压侧总电流畸变的百分率，试验有效地证明增加脉动数可以抑制谐波。
（二）使用PWM整流技术
建立PWM数学模型，在经过坐标的变换过程中，得到dp的数学模型，通过瞬间无功功率可以使电流内环进行前馈解耦，成功完成电压、电流双闭环直接电流控制的模型搭建。在PWM整流模型进行试验过程中，发现功率因数可以进行调节，还可以有效的抑制谐波，极大地降低充电桩工作中对谐波的影响。在相同电压的PWM整流模型试验中，发现充电桩产生的谐波没有明显的规律变化，每次产生的谐波都各不相同。通过试验证明使用PWM整流技术，可以有效抑制谐波，电流的低压侧总畸变率极低，使其能在单位功率因数下正常工作。
（三）添设无源滤波器
在配电网模型中，可以加入7次、5次单调谐滤波器与二阶高通滤波器，在实验操作中观察低压侧电流的变化图。从试验得出的图形数据中，发现当3中无源滤波器同时加入时，图形变化情况形状接近于正弦波形，低压侧畸变率的百分比降低许多，可见无源滤波器对谐波抑制能力有限。
（四）添设有源滤波器
在电动车汽车充电桩工作运行中，可以严重影响电流的畸变，因此，可以选择并联型滤波器，来进行电流跟踪控制，确保减少其影响。在配电网模型中加入有源滤波器，可以观察到电流波图更加接近正弦波，电流总畸变百分率降到更小。有源电力滤波器可以在充电桩工作过程中起到动态抑制谐波，对变化的谐波进行跟踪，有源过滤器对谐波的治理效果十分显著，大大降低谐波，使电网可以得到正常运行。
（五）对四种治理谐波效果进行比较分析
通过将12脉波整流电路、PWM整流技术、添设无源滤波器、添设有源滤波器接入到仿真模型中，观察在电动车汽车充电桩工作中，各自产生的电流总畸变率THD，得出如下图表格数据。
充电桩类型低压侧电流THD（%）高压侧电流THD（%）
通过试验可以发现，PWM整流技术接入的充电桩设备，产生谐波最少。在实际条件允许的情况下，可以使用这种方法，较少充电桩对谐波的影响。有源滤波器对谐波的治理也是十分有效，但其不能快速地跟踪变化快的谐波电流，导致波形上有一些毛刺，需要对电路参数进行更合理的设置。
四、结语：
电动车汽车出行极大地便利人们日常出行，节约能源，避免能源消耗，对环境不会造成污染。充电桩设备，为电动车汽车的发展，提供良好的后备资源力量。电动车汽车充电桩设备的完善，关乎到电动车汽车能否普及的关键因素。因此，充电桩设备接入对谐波造成的影响，需要有效地制定出相应的措施，使电动车汽车行业可以得到良好发展，提高人们的生活质量。本文四种抑制谐波的方法，需要相关部门结合实际，采用最符合实际情况的方法进行治理。
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论文作者:张国华1,豆宇波2
论文发表刊物:《河南电力》2018年15期
论文发表时间:2019/1/21
标签：谐波论文; 电动车论文; 电网论文; 电流论文; 汽车论文; 滤波器论文; 畸变论文; 《河南电力》2018年15期论文;