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电动汽车(交流)充电桩谐波危害与治理 　　【摘 要】随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭等方面的问题越来越突出，为了保护人类居住环境和保障能源供给，各国政府不惜投入大量人力、物力寻求解决这些问题的途径。当今燃油汽车每年消耗的石油占世界石油产量的一半以上，石油价格近年来不断上涨表明了人类可用化能源的紧缺性；汽车发动机排放的废气对大气造成的污染也会越来越严重，基于上述原因，电动汽车逐渐成为人们关注的热点之一。 　　【关键词】电动汽车；交流充电桩；EMI滤波器 　　基于国家的新能源产业政策和国网公司关于大力推进电动汽车充电站建设的工作思路，充分调研充电站设备的市场现状，按照充电站功能设置，主要分为四个功能子模块，分别为：配电系统、充电系统、电池调度系统、充电站监控系统。根据模块做好电动汽车充电设备的研发和 监控工作。主要生产的充电站设备包括高、低压配电柜、滤波无功补偿装置、电能监控设备、计量计费设备、发电上网设备、电池自动化更换工具、整车充电机、模块电池以及监控系统的大中型充电站、电池更换站中使用设备，还包括公共场所和家庭使用的充电桩。 　　1 交流充电桩简介 　　交流充电桩，又称交流供电装置，是指固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（办公楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，采用传到方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口充电，并具备相应测控保护功能的专业装置，功率一般不大于7KW。 　　交流充电桩由桩体、电气主回路、控制模块、人机交互模块组成。采用复费率电子式电能表，带485接口；在充电桩进线端加装防雷器，防雷器带有信号输出回路，提供防雷器动作信号；选用的进线断路器自带漏电保护功能；采用微型断路器配置操作机构，具有带符合分断能力和过流保护能力。 　　2 充电（站）桩谐波源分析 　　位于苏州市供电公司院内的电动汽车充电桩，由配电室内三相电引至室外配电箱再分配至各个充电桩，充电桩供电电压均为单相220V，配备电子计费以及信号远传功能。我们在总配以及每个充电桩内分别安装了在线检测仪表，共六处数据采集点，以高速采样记录在充电过程中谐波含量的变化情况。 　　充电桩配电以及测点（黑圈部分）示意图： 　　图1 充电桩总线-1 　　由于所测五台充电桩充电对象均为海马汽车公司生产同款车型，因此单台数据相差甚少，在此只对总线数据进行分析。由图1：在单台充电负载上电初期电流由0安培逐渐增大至9.99安培直至稳定，电流谐波畸变率会随着电流的变化出现闪变，最高达到73%，随着充电电流的稳定也会随之稳定接近于3%。 　　图2 充电桩总线-2 　　由图2：在两台充电桩同时工作功率接近于4kw，电流谐波畸变率接近于3%，谐波量较小，且相对平稳。 　　图3 充电桩总线-3 　　由图3：在三台充电桩同时工作有功功率接近于在6kw左右，电流谐波畸变率接近于15.6%，较之前有增加趋势。 　　图4 充电桩总线-4 　　由图4：在四台充电桩同时工作有功功率接近于在8kw左右，电流谐波平均畸变率最大接近于4%，较之前有减小趋势。 　　图5 充电桩总线-5 　　由图5：在五台充电桩同时工作有功功率接近于在10kw左右，电流谐波平均畸变率正常为3%左右，但在最后断电瞬间谐波畸变率最大超过60%。 　　图6 充电桩5线 　　由图6：单相电流奇次谐波畸变率已超过40%，如若多台充电桩同时工作对电网产生一定的危害。 　　3 充电（站）桩产生谐波造成的危害 　　充电（站）桩采用的充电机是非线性设备，运行时会影响电力系统的电能质量。充电（站）桩对电力系统的影响主要体现在造成谐波污染和电网功率因数下降等方面。谐波污染对电力系统产生的危害主要有： 　　（1）对电费计量系统：将谐波电流计为有功电流，造成用户多支出电费。 　　（2）对计算机和一些其他电子设备：较高的谐波可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断。 　　（3）对变压器：谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会增加铁损，加剧变压器发热，而且谐波也会导致变压器噪声增加。 　　（4）对功率因数补偿电容器：谐波引起的发热和电压增加会导致电容器使用寿命的缩短，导致机械存在受损危险。谐波引起 中局部的并联谐振和串联谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在吴谐振情况下出现的滤波电压和电流。 　　（5）对电子设备：电压谐波畸变率会导致控制系统对电压过零点与电压为点的判断错误，是控制系统失控。 　　（6）对发动机和电动机：机械振动会受到谐波电流和基波频率磁场的影响，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，可发生共振进而产生很高的机械应力。 　　（7）对电子设备和继电保护：导致电子保护式低压断路器