电动汽车直流充电桩接入对电网谐波的影响分析.docx

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电动汽车直流充电桩接入对电网谐波的影响分析

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摘要：近年来，随着人们节能环保意识的逐步提高，电动汽车的发展越来越好，必将带动电动汽车直流充电桩的发展。同时，电动汽车充电桩接入对谐波的影响需要相关部门重视，要做好数据监测和监督，以确保电网的电能质量。通过分析电动汽车充电桩干预对电网谐波的影响，可以更好地调节变量，制定有效的治理措施，对理论知识进行验证，在电动汽车充电桩工作运行中，可以有效控制对电网谐波的影响，使电动汽车产业得到良好发展，促进我国经济发展。

关键词：电动汽车；充电桩；电网谐波

1电动汽车直流充电桩设计原理

电动汽车的交流充电桩采用交流和直流供电方式，交流工作电压为220V或380V。可以根据不同类型的电动汽车充电并具有相应的电压水平。普通纯电动汽车的充电桩充满电需要4到5个小时。直流充电桩的输入电压为三相四线制AC380V，频率为50Hz，可提供足够的功率，输出为可调直流，可以满足快速充电的要求。电动汽车充电桩，集中器，电池管理系统和充电管理平台相辅相成，形成充电桩系统。电动汽车直流充电桩充电模块的原理：对三相交流电进行整流和滤波后，将交流电转换为直流电，以提供IGBT桥。然后，IGBT桥由控制器驱动，以再次实现直流和交流转换。转换后的交流电通过高频变压器隔离，然后通过整流和滤波转换为直流脉冲，从而为电动汽车的电池组充电。在充电过程中，控制器将自动检测电池端子的电压和电流并调整充电参数。为了保护直流充电后控系统的正常运行，在设计过程中设计了过流保护电路，过压保护电路和过热保护电路三个保护电路，有效地提高了系统安全性。

2电动汽车直流充电桩的充电模式

现阶段，对于私人家庭来说，大部分配备的都是小功率的交流充电桩，而对于出租车以及运货车等用户来说，他们的时间就是金钱，用直流充电桩充电也就成了必然，因为直流充电桩大大缩短了充电的时间。随着社会上用户的不断体验以及各种实际的应用，直流充电桩也分了快充、慢充、柔性充电三种充电模式。

2.1快充充电

在直流充电桩的最大输出能力大于电动汽车的BMS需求时，快充能实现电动汽车需求的满功率输出。

2.2慢充充电

因场地或是用户具体需求，如停车场占地紧张，这就要求一台直流充电桩要具配两枪或是多枪同时充几辆车的情况，这时就相当于将一台直流充电桩的最大功率均分到几把枪上，从面实现多车同时充电的功能。

2.3柔性充电

对于多枪的直流充电桩，通过研发与设计，可以实现多枪间的电流智能分配。如当两辆车在同一个桩充电，其中一辆充满了，此时充电桩将能够智能的将资源分配到还在充电的车辆上，实现快速充电的模式。

3电动车汽车充电桩接入对电网谐波的影响

一旦将大量电动汽车充电桩连接到电网，将会导致部分电力负载增加，并且三相之间的电源会交替变化，这会引起谐波影响。具体地，谐波是指电压传输过程中的杂波信号。谐波会影响电网潮流计算的有效性，并增加电网的功耗。特别是对于高压设备，将有额外的消耗。谐波会对通信线路造成两种影响，即静电感应和电磁干扰。当多条传输线不对称运行时，应同时考虑两种影响。如果传输线对称运行，则仅应考虑高次谐波静电感应效应。从侧面看，谐波影响可以反映出电源端对电网的污染，而充电桩的动态污染可以直接影响电网的安全稳定运行。

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。

4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：

4.1使用12脉波整流电路

在电动汽车充电桩的仿真模型中，连接了12脉冲整流电路以探讨其是否可以减少对电网谐波的影响。在充电的前30分钟内，当输出功率最大时，测试可以获取配电网络低压侧的电流波形，然后分析图表，并观察电压和电流谐波的变化规律。对12个脉冲充电桩的电流进行计算，得到公式：12K±1（K为正整数），电流波形接近正弦波。与6脉冲整流器相比，12脉冲整流器可以减少对谐波的影响，并大大降低低压侧总电流畸变的百分比。

4.2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