電動(dòng)車汽車充電樁接入對(duì)電網(wǎng)諧波的影響

大量電動(dòng)汽車充電樁一旦接入到電網(wǎng)之中，會(huì)導(dǎo)致用電端部分承擔(dān)更多負(fù)荷，三相之間供電會(huì)出現(xiàn)交替，這樣就會(huì)造成諧波影響。具體而言，諧波指的是在電壓傳播的過程中，在電壓信號(hào)中夾雜的雜波信號(hào)。諧波可對(duì)電網(wǎng)內(nèi)潮流計(jì)算性造成影響，促使網(wǎng)絡(luò)的消耗量增加。尤其是高壓設(shè)備會(huì)出現(xiàn)額外消耗。諧波給通信線路可以造成兩種影響，分別是靜電感應(yīng)影響、電磁干擾影響。而多輸電線路不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，則需對(duì)這兩種影響同時(shí)考慮。若輸電線路對(duì)稱運(yùn)行，只需對(duì)高次諧波靜電感應(yīng)效應(yīng)予以考慮。從側(cè)面而言，諧波影響可以反映用電端給電網(wǎng)造成的污染，而充電樁動(dòng)態(tài)污染，可對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成直接影響。電動(dòng)車汽車充電樁接入對(duì)電網(wǎng)諧波的影響還體現(xiàn)在以下兩方面：（1）電動(dòng)汽車的充電樁一旦接入到電網(wǎng)，因不同電動(dòng)汽車的匯聚度不同、充電行為不同，一旦接入后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓水平造成影響。電壓改變會(huì)對(duì)電流造成影響，引發(fā)電流變化，而電網(wǎng)在低電壓狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)有功功率、無功功率增大，進(jìn)而導(dǎo)致成本增加。（2）在電動(dòng)汽車集中充電時(shí)，由于電量分配存在的限制，可導(dǎo)致電網(wǎng)承受較大用電負(fù)荷，這會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)用電平衡造成影響。在分析充電樁對(duì)電網(wǎng)諧波造成的影響時(shí)，需建立仿真模型，展開細(xì)致化分析。

電動(dòng)車汽車充電樁接入對(duì)電網(wǎng)諧波影響的解決措施

在接入電動(dòng)汽車充電樁時(shí)，硬采取措施來減輕接入行為對(duì)電網(wǎng)諧波造成的影響，具體可從以下幾方面入手：

3.1使用12脈波整流電路

在電動(dòng)車汽車充電樁仿真模型中接入12脈波整流電路，探究其是否可以減少對(duì)電網(wǎng)諧波的影響。在充電樁開始充電的前30分鐘，輸出功率大的時(shí)候進(jìn)行試驗(yàn)，可以得到配電網(wǎng)低壓側(cè)電流的波形，再對(duì)圖形進(jìn)行加以分析，可以觀察到12脈波充電樁電壓、電流諧波的變化規(guī)律，得出其公式：12k±1（k是正整數(shù)），電流波形與正弦波相接近。12脈波整流比6脈波整流相比，減少對(duì)諧波的影響，大大降低低壓側(cè)總電流畸變的百分率，試驗(yàn)有效地證明增加脈動(dòng)數(shù)可以抑制諧波。

3.2使用PWM整流技術(shù)

建立PWM數(shù)學(xué)模型，在經(jīng)過坐標(biāo)的變換過程中，得到dp的數(shù)學(xué)模型，通過瞬間無功功率可以使電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行前饋解耦，成功完成電壓、電流雙閉環(huán)直接電流控制的模型搭建。在PWM整流模型進(jìn)行試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以的抑制諧波，地降低充電樁工作中對(duì)諧波的影響。在相同電壓的PWM整流模型試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)充電樁產(chǎn)生的諧波沒有明顯的規(guī)律變化，每次產(chǎn)生的諧波都各不相同。通過試驗(yàn)證明使用PWM整流技術(shù)，可以抑制諧波，電流的低壓側(cè)總畸變率極低，使其能在單位功率因數(shù)下正常工作。

3.3添設(shè)無源濾波器

在配電網(wǎng)模型中，可以加入7次、5次單調(diào)諧濾波器與二階高通濾波器，在實(shí)驗(yàn)操作中觀察低壓側(cè)電流的變化圖。從試驗(yàn)得出的圖形數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)3中無源濾波器同時(shí)加入時(shí)，圖形變化情況形狀接近于正弦波形，低壓側(cè)畸變率的百分比降低許多，可見無源濾波器對(duì)諧波抑制能力有限。

3.4添設(shè)有源濾波器

在電動(dòng)車汽車充電樁工作運(yùn)行中，可以嚴(yán)重影響電流的畸變，因此，可以選擇并聯(lián)型濾波器，來進(jìn)行電流跟蹤控制，確保減少其影響。在配電網(wǎng)模型中加入有源濾波器，可以觀察到電流波圖更加接近正弦波，電流總畸變百分率降到更小。有源電力濾波器可以在充電樁工作過程中起到動(dòng)態(tài)抑制諧波，對(duì)變化的諧波進(jìn)行跟蹤，有源過濾器對(duì)諧波的治理效果十分顯著，大大降低諧波，使電網(wǎng)可以得到正常運(yùn)行。

3.5對(duì)四種治理諧波效果進(jìn)行比較分析

通過將12脈波整流電路、PWM整流技術(shù)、添設(shè)無源濾波器、添設(shè)有源濾波器接入到仿真模型中，觀察在電動(dòng)車汽車充電樁工作中，各自產(chǎn)生的電流總畸變率THD，得出如下圖表格數(shù)據(jù)。充電樁類型低壓側(cè)電流THD（%）高壓側(cè)電流THD（%）

通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，PWM整流技術(shù)接入的充電樁設(shè)備，產(chǎn)生諧波少。在實(shí)際條件允許的情況下，可以使用這種方法，較少充電樁對(duì)諧波的影響。有源濾波器對(duì)諧波的治理也是十分，但其不能快速地跟蹤變化快的諧波電流，導(dǎo)致波形上有一些毛刺，需要對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行更合理的設(shè)置。

安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中心層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)中心層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2.實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

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安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

審核編輯 黃宇