利用有源滤波功能的新型电动汽车交流充电桩
电动汽车充电桩对电网谐波的影响与抑制

电动汽车充电桩对电网谐波的影响与抑制摘要:现阶段社会的发展过程中,由于生产力水平的提升,相关人员对于出行的需求也不断提升,电动汽车作为新式的出行工具,就成为交通工具的重要一种。
然而电动汽车作为以电力为能源的设备,使用过程中需要利用充电桩进行充电作业,对电力产生很大的需求。
在此背景下,电动汽车就会对电网产生影响,引发电网谐波问题,一定程度上影响电力配送的正常进行。
本文就从电动汽车充电桩入手,浅谈其对电网谐波的影响以及抑制手段。
关键词:电动汽车;充电桩;电网谐波;影响;治理策略随着科学技术的发展以及环保意识的增长,以电力为主要原材料的新能源电动汽车就成为汽车行业的发展方向。
相较于传统的以燃油为能源的汽车来说,新能源电动汽车使用较为清洁的电力进行作业,在满足出行需要的同时尽可能地降低污染排放,是汽车行业发展的重要一环。
然而实际的作业过程中,电动汽车需要利用充电桩进行充电作业,这一过程就会产生电网谐波,对电网的电力配送造成很大的影响。
在此基础上,就需要相关人员加强对电动汽车充电桩的研究,并且结合实际的电网运行进行电网谐波的治理,这样才能够保证电网的正常运行。
但是由于电动汽车充电桩充电形式较为多样,再加上电力网络承担功能较多,所以实际的治理过程中也具有一定的难度,需要相关人员加强对其的重视。
一、电动汽车充电桩以及电网谐波概述充电桩是电动汽车的能量补给装置,是指为电动汽车提供充电服务的充能设备,其主要分为落地式充电桩和挂壁式充电桩,主要采取计时、计电度、计金额的充电方式。
其充电性能关系到电池组的使用寿命、充电时间。
实际的发展过程中,随着电动汽车行业的快速发展,充电桩作为其电力补充设备也就快速发展,不仅需要满足消费者的电力补充需要,还需要实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给,并且充分考虑充电器对各种动力电池的适用性。
所以实际的发展过程中就具有很强的技术性,再加上其对电力的迫切需要,很容易就会产生电力谐波影响。
关于电动汽车充电设施产品命名的规定2010.2.19

关于电动汽车充电设施产品命名的规定为了便于电动汽车充电设施相关产品开发、设计、生产、宣传资料的编制,对相关产品的命名做如下规定,请各工作组遵照执行。
一、CEV1000电动汽车充电产品系列命名1、CEV1100交流充电桩, 其中各个产品系列命名方法如下:一桩一充式充电桩: CEV1100-Axy;一桩两充式充电桩: CEV1100-Bxy;壁挂式充电桩: CEV1100-Cxy;其中x为1代表单相输出,为3代表三相输出;y代表充电桩输出功率,单位为千瓦。
举例如下:CEV1100-A105表示是一桩一充式单相5千瓦输出的充电桩;CEV1100-B310表示是一桩两充式三相10千瓦输出的充电桩;2、CEV1200充电机, 其中各个产品系列命名方法如下:相控充电机:CEV1200-Axxyy;高频开关式充电机: CEV1200-Bxxxx;其中xx代表充电机的输出电压,xx乘以10,即为充电机额定输出电压;yy代表充电机的输出电流,yy乘以10,即为充电机额定输出电流;举例如下:CEV1200-A5020 表示是额定输出DC500V200A的相控充电机;CEV1200-B3508表示是额定输出DC350V80A的高频开关式充电机;3、CEV1300监控系统:监控系统下各个保护测控单元的命名方法为:CEV1300-[字母]xxxx 其中“[字母]xxxx”代表原保护测控单元名称(D表示DSA,S表示当地后台),数字表示具体型号;例如CEV1300-D2116 表示电动汽车充电站专用变压器保护单元DSA2116;4、CEV1500安防系统;5、CEV1600计量计费系统;6、CEV1800电动汽车营运管理系统。
二、CEV1000电动汽车充电系列屏柜铭牌内容要求2010年2月18日。
利用有源滤波功能的新型电动汽车交流充电桩 何刘荣

利用有源滤波功能的新型电动汽车交流充电桩何刘荣摘要:具有源滤波功能新型电动汽车交流充电桩,具有较强的实用性和安全可靠性。
本文首先简要介绍了新型电动汽车充电桩的有源滤波功能,随后提出了新型电动汽车充电桩有源滤波系统的建构方案,希望这些观点能够有效满足电动汽车用户的自助充电需求,促进电动汽车产业的智能网络化发展关键词:有源滤波功能;电动汽车交流充电桩;谐波跟踪引言:随着我国交通网络的不断完善和节能减排理念的深入人心,电动汽车逐渐走入人们的视野,与之相匹配的电动汽车交流充电桩也成为了社会广泛讨论的焦点。
充分利用有源滤波功能,打造新型的电动汽车交流充电桩,是节约社会资源,打造智能网络化生活的要求和选择。
1新型电动汽车充电桩的有源滤波功能有滤波器(Active Power Filter,简称APF)是一种基于高速数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)器件新型电力谐波治理专用设备常应用于动态抑制谐波、补偿无功,能够控制通过控制全控开关管,主动产生一个与谐波和无功电流大小相等、方向相反的电流,达到同时滤除多次及高次谐波以及补偿无功源的目的[1]。
APF系统一般分为串联型和并联型,能够分别解决谐波电压和谐波电流问题,并联型是应用最为广泛的。
它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成,其工作原理大致为:指令电流运算电路能够实时监视线路中的电流,充分利用DSP器件将谐波与基波分离,以脉冲宽带调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)的波形形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲,以有效驱动绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)或智能功率模块(Intelligent Power Module,简称IPM),从而弥补无源滤波功能的缺陷,实现对谐波电流和无功源的补偿或抵消(表1)。
表一有源滤波器与无源滤波器2新型电动汽车充电桩有源滤波系统的建构2.1电路拓扑以及模型建构具备APF功能的单向交流充电路结构是将APF电路并联在交流充电桩输出电流源线的末端,当充电桩控制系统检测到电动汽车的正常接入之后,电路会自动投切到APF系统,计量系统、通信系统和控制系统的电源取自APF电路支路的前级,能够有效过滤掉谐波的干扰,其电路结构主要由全桥电路、交流测电感L和直流些电容C构成,与PWM变换器相一致(图1)。
充电桩箱变有源滤波

充电桩箱变有源滤波
充电桩箱变是现代社会中不可或缺的设备,它为电动车提供了安全可靠的充电服务。
然而,在充电桩运行过程中,可能会产生一些电磁干扰问题,这就需要引入有源滤波技术来解决。
有源滤波是一种通过引入主动电路来消除电磁干扰的方法。
在充电桩箱变中,加入有源滤波器可以有效地滤除电网中的谐波和干扰信号,提高充电效率和安全性。
有源滤波器的主要部件包括电容器和电感器。
电容器可以储存电能,通过调节电容器的容值,可以滤除不同频率的电磁干扰。
而电感器则可以通过调节电感的大小,来滤除不同频率的谐波信号。
充电桩箱变中的有源滤波器可以根据电网的负载情况进行自动调节。
当电网负载较轻时,有源滤波器可以降低滤波器的容值和电感值,提高充电效率。
而当电网负载较重时,有源滤波器可以增加滤波器的容值和电感值,以提高滤波效果。
有源滤波器的引入不仅可以提高充电桩的性能,还可以减少对电网的影响。
通过滤除电磁干扰信号,可以有效地保护电网的稳定运行。
同时,有源滤波器还可以减少电磁辐射,保护周围环境和人体健康。
充电桩箱变有源滤波技术的引入,为充电桩的稳定运行和电网的安全提供了有力支持。
通过合理调节滤波器的参数,可以实现高效滤除电磁干扰信号,提高充电效率和安全性。
有源滤波技术的应用,
将进一步推动电动车充电设施的发展,为绿色出行做出更大的贡献。
基于APF的电动汽车充电桩谐波的检测及抑制

经 过 对谐 波 电流 的 FFT分 析之 后 ,通过 MAT. LAB仿 真 得到 总谐 波 失 真 的 THD值 为 60.44%,在 图 6中可 以看 出负载 电流 中存在 着 3、5、7、11和 13
图4 单周控制的有源电力滤波器原理图 在图4中, 和 i 分别为电源的电压和电流 ;
有源 电力 滤波 器 (APF)是 近些 年 来 在 电力 电 子技 术 领 域 使 用较 多 的装 置 ,它 可 以 补偿 无 功 功 率和提高 电路的功率因素 ,其 电路结构主要包括 3 大部 分 :驱动 电路 、指 令 电流 运算 电路 和 电流跟 踪 控 制 电路 ”,并 联 型 有 源 电力 滤 波 器 电路 原 理 图 如 图 l所示 。
网运 行 存 在 着很 大 的干 扰 ,由此说 明抑 制 谐 波 的
重 要性 。
对 图5的负载电流经过 FFT分析之后的图谱
如 图 6所 示 。
0
C 0
E
∞
C 3 u-
o
永
m
Fundamental(50Hz)=24.65,THD=60.44%
Harm onlc order
等奇 次谐 波 ,这 也是 负载 电流 不是 正弦 波 的原 因。 经 过 基于 单周 控制 的有 源 电力 滤波 器对 电网
电流 的补偿 作用 ,得 到交 流 侧 电压 和 电流 的 波形 如 图 7所 示 。
从图 7可 以看 出 ,经过单周控制 的单相有源 电力滤波器 的作用 ,电网交流侧 的电压与电流都 为正弦波 ,且 同步 ,这样一来不仅 提高了功率因 素 ,也补 偿 了无 功功 率 ,这说 明 了将三 相 瞬时无 功 功率 一 理论 和单周控制相结合 的方法运用于交 流 充 电桩装 置 中是可 行 的。
利用有源滤波功能的新型电动汽车交流充电桩

交流充电原理

交流充电原理
交流充电是一种新型的电动汽车充电方式,它是通过交流电源来为电动汽车进行充电的。
交流充电是一种相对直流充电而言的新技术,具有许多优势。
交流充电的原理是将电能从电网输送到电动汽车中,通过交流充电桩将输送的电能转化为电动汽车所需要的电能。
交流充电桩一般由变压器、整流器、滤波器、逆变器等电子元件组成。
具体来说,交流充电桩将电网中的交流电能通过变压器降压、整流、滤波等处理之后,得到一定的直流电能,再通过逆变器将直流电能转化为电动汽车所需要的交流电能,最后将电能输送到电动汽车中进行充电。
交流充电的最大优势是通用性比较好,因为国内的家用电源基本都是交流电源,所以只要有一个交流充电桩,就可以为电动汽车进行充电。
而直流充电需要特殊的设备,成本较高,通用性不如交流充电。
交流充电的安装和维护成本也比较低,因为交流充电桩的整体结构比较简单,只需要较少的电子元件,而直流充电桩由于需要更多的电子元件,所以成本较高,安装和维护成本也较高。
除了通用性好、成本低等优势之外,交流充电还可以根据电动汽车
的不同需求进行充电功率的调整。
由于交流充电桩内部有逆变器,可以根据电动汽车的需求自动调整输出功率,实现快速充电和慢速充电两种模式,满足不同电动汽车的充电需求。
总的来说,交流充电是一种较为先进、通用性较好、成本较低、可根据需求调整充电功率的电动汽车充电方式。
虽然交流充电的充电速度比直流充电要慢一些,但是交流充电的成本优势和通用性优势远远大于直流充电,所以交流充电将是未来电动汽车充电的主流方式之一。
充电桩箱变有源滤波

充电桩箱变有源滤波
充电桩箱变有源滤波是一种用于充电桩的电力质量治理设备,主要用于解决充电桩在运行过程中产生的谐波污染问题。
充电桩在工作时会产生大量的谐波电流,这些谐波电流会对电网造成污染,影响其他用电设备的正常运行。
同时,谐波电流还会导致电能质量下降,增加能源消耗,降低充电效率。
为了解决这些问题,充电桩箱变有源滤波应运而生。
它采用了先进的有源滤波技术,可以对充电桩产生的谐波电流进行实时监测和补偿,从而有效地减少谐波污染,提高电能质量。
充电桩箱变有源滤波具有以下优点:
1. 高效滤除谐波:采用先进的有源滤波技术,可以有效地滤除充电桩产生的谐波电流,提高电能质量。
2. 实时监测:可以对充电桩的电能质量进行实时监测,及时发现问题并进行处理。
3. 灵活配置:可以根据不同的充电桩类型和功率进行灵活配置,满足不同的需求。
4. 易于安装和维护:采用模块化设计,易于安装和维护,减少了运维成本。
总之,充电桩箱变有源滤波是一种非常有效的电力质量治理设备,可以提高充电桩的电能质量,减少谐波污染,保障充电桩的安全稳定运行。
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缓冲电阻 ; D C K s 为缓 冲 二 极 管 ; s 为 缓 冲 电 容; 1 为 电网输入控制开关 ; K K 2 为充 电 桩 输 出 控 制 开 关; 3 为A P F 投切控制开关 。 图1中u i i s 代 表 电 网 电 压; s 为 电 网 电 流; L 为 充电桩的输出电流 , 即车载式充电器的输入电流 ; i s h 为A 即补偿给车载式充电器的谐波 P F 的输出电流 , 和无功电流 ; u L 为充电桩的输 出 电 压 。 电 压 霍 尔 元 件 VHL 和电 流 霍 尔 元 件 CHL, 对 系 统 的 电 压、 电 流进行实时检测 ; D S P控制电路实时采集电压和电 流信号 , 供计量计费与通信系统使用 , 并按照控制算 法进行运算并输出 PWM 驱动脉冲 。 保护和驱动隔 离电路能够光电隔离一次电路和二次电路 。 1. 2 A P F 的数学模型 根据基 按照 图 1 中 所 定 义 的 电 压 和 电 流 方 向 , 尔霍夫电压定理 , 对于 A 可以得到 P F 交流侧电路 , d i s h ( ) i 1 -r s h。 d t 式中 , uAB 为 A P F 交流 侧 电 压 ; r代表电感内阻与桥 臂死区压降的等效阻抗 ; 而 uAB = n Ud c为受控交流侧
] 5 8 - 。 其 中 的 Rs、 变换器一 致 [ PWM ) D C s、 s 构成直 流母线缓冲电路 , 用于抑制开关管的过 电 压 。Rs 为
用谐 波 电 流 指 令 取 代 式 ( 中A 2) P F 输出电流 , 便可以计算得到k 时刻变换器的输出电压 i t s h( k+1 ) , 指令值 uAB( 以实现 A k) P F 的数字化控制 。 在本 文 单 相 系 统 中 采 用 单 极 倍 频 S PWM 调 制 方式 , 在同样的开关频率条件下 , 输出电压脉冲为2 倍的开关频率 , 图2 所 示 为 该 调 制 方 式 下 的 输 出 波 形, u u c 为三 角 载 波 信 号 , r 为 标 准 调 制 正 弦 信 号。 开关函数 n 的表达式为 ( 开关管导通 ; 1, P T P T 1、 4) 烄 ( ( 开关管导通 ; n=烅 0, P T P T P T P T 1、 3) 2、 4) ( 开关管导通 。 P T P T 2、 3) 烆-1, ( ) 3
, 现有的充电桩具备完善的计量计费措施 、 完善
的通信能力 、 强大的监控能力和简单的供电功能 , 都 没有考虑 对 车 载 充 电 器 进 行 有 效 的 谐 波 治 理 。 因 , 此, 本文提 出 将 有 源 电 力 滤 波 ( a c t i v e f i l t e r o w e r p 技术应用于交流充电桩 , 对基于单相并联型有 A P F) 源滤波技术的新型单相交流充电桩进行了研制 。
[ 3] [ 2]
。 电动汽车将成为当代汽
车发展的主 要 方 向 , 是2 1世纪最有潜力的交通工 。电动汽车的能源供给装置对于电动汽车 产 业 而言是不可缺少的 重 要 设 备 , 主要包括直流充电机 和交流充电桩两种形式 。 直流充电机功率较大 ( 1 0 0 , 充电时间短 , 由于体积 较 大 , 一般安装在 kW 左右 ) 。 专门的电动汽车充电站内 而交流充电桩直接提供 交流市电 , 利用车载式充电器为动力电池充电 , 一般 , 功率较小 ( 充 电 时 间 较 长, 因 体 积 小、 1 0kW 左 右 ) 占地少 , 可广泛地布置在城市的各个角落 。
0 引言
目前 , 环境污染和能源紧缺问题日益严峻 , 传统 对环境污染严重 , 越来越引 燃油汽车因能源消耗大 , 起人 们 的 关 注 和 担 忧
[ 1]
电动汽车直流充电机 ( 包括车载式充电器 ) 实际 在实际使用过 上是采用电力电子 技 术 的 开 关 电 源 , 程中不可避免地产生谐波和无功电流影响电网的电 能质量 。 从目前充 电 站 建 设 情 况 看 , 对于大功率的 直流充电机所产生 的 谐 波 和 无 功 干 扰 , 充电站内配 置有专门的谐波治理与无功补偿装置 。 而对于普通 小功率的车载式充电器 , 出于质量 、 体积和成本的考 虑, 一般不会针 对 自 身 的 谐 波 问 题 进 行 治 理 。 而 对 于电网而言 , 随着交流充电桩的广泛使用 , 车载充电 器将是一 个 个 谐 波 源 影 响 电 网 的 电 能 质 量 和 稳 定 而且由于谐波的 存 在 必 将 影 响 充 电 桩 计 量 计 费 性; 系统的准确性和通信系统的稳定性 。 从交 流 充 电 桩 现 行 标 准 和 实 际 的 技 术 水 平 看
张 允 , 陆佳政 , 李 波 ( ) 湖南省电力试验研究院 , 长沙 4 1 0 0 0 7
摘 要 : 交流充电桩是家用电动汽车主要的能源供给设施 , 利用车载式充电器 为 动 力 电 池 充 电 。 国 家 电 网 公 司 现 并没有考虑 到 车 载 式 充 电 器 的 谐 波 对 电 网 的 影 响 。 为 此 , 针对目前交流充 行标准中明确规定交流充电桩的功能 , 电桩无法抑制车载式充电器电流谐波的不足 , 提出将 有 源 电 力 滤 波 技 术 应 用 到 交 流 充 电 桩 的 设 计 中 , 构成功能更 针对两种负载特性 的 车 载 式 充 电 器 , 采用传统 P 加完善的新型交流充电桩 。 在所搭建的实验样机上 , I控 制 与 重 复 新型交流充电桩有效 地 抑 制 了 车 载 式 充 电 器 谐 波 。 实 验 证 明 , 采用有源电力滤波技 控制相结合的复合控制方法 , 术的交流充电桩在提高了电网侧电能质量的同时 , 还可以减少谐波对电能计量与计费系统的影响, 保证充电通信 系统的稳定性 。 关键词 : 并联型有源电力滤波器 ;P I控制 ; 重复控制 ; 复合控制器 ; 电动汽车 ; 交流充电桩 中图分类号 : TM 9 1 0 文献标志码 : A ( ) 文章编号 : 1 0 0 3 6 5 2 0 2 0 1 1 0 1 0 1 5 0 0 7 - - -
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, 因此世界各国都在积极实
施节能减排战略 。 而电动汽车作为其中的一项重要 在近 些 年 得 到 了 飞 速 的 发 展 。 电 动 汽 车 组成部分 , 是将全部或部分 的 电 力 作 为 驱 动 系 统 的 动 力 来 源 , 相对传统燃油汽 车 而 言 , 电 动 汽 车 在 环 保、 清 洁、 节 能等方面具有明显优势 具
: A b s t r a c t A C c h a r e s o t s a r e t h e m a o r e n e r s u l f a c i l i t i e s f o r c e l l o f e l e c t r i c v e h i c l e w h i c h u s e s o n b o a r d o w e r - g p j g y p p y p , c h a r e r . T o o v e r c o m e t h e d i s a d v a n t a e s t h a t h a r m o n i c s o f o n b o a r d c h a r e r d i r e c t l i n t e r f e r e s w i t h t h e o w e r r i d s - g g g y p g , a c t i v e o w e r f i l t e r w a s a l i e d t o t h e A C c h a r e s o t s b w h i c h c a n c o n s t r u c t t h e e r f e c t a n d n e w A C c h a r e s o t s . p p p g p y p g p , , T w o d i f f e r e n t c h a r a c t e r s w e r e a l i e d t o A C c h a r e s o t s o f t h e e x e r i m e n t a l r o t o t e t h e r e f o r e a c o m l e x c o n - p p g p p p y p p t r o l m e t h o d t h a t t r a d i t i o n a l P I c o n t r o l i s c o m b i n e d w i t h t h e r e e t i t i v e c o n t r o l c a n e f f e c t i v e l r e s t r a i n t h e i n f l u e n c e s o f p y , o f A C c h a r e s o t s o n t h e o w e r r i d s a n d e n e r m e t e r i n a n d b i l l i n s s t e m a n d m a i n t a i n t h e s t a b i l i t h a r m o n i c s g p p g g y g g y y o f t h e c h a r i n c o mm u n i c a t i o n s s t e m. g g y : ; ; ; ; ; o w e r K e w o r d s s h u n t a c t i v e f i l t e r P I c o n t r o l r e e t i t i v e c o n t r o l c o m l e x c o n t r o l l e r e l e c t r i c v e h i c l e A C c h a r e p p p g y s o t s p
1 5 0
高电压技术 第 3 7卷 第1期 2 0 1 1年1月3 1日
,V H i h V o l t a e E n i n e e r i n o l . 3 7,N o . 1, J a n u a r 3 1, 2 0 1 1 g g g g y