靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應(yīng)用探討

何 海

靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應(yīng)用探討

何 海

對于電動汽車充電機(jī)來說，其屬于非線性負(fù)荷，接入的話會對電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以，相關(guān)人員需針對其組成的充電站制定并落實(shí)相應(yīng)的策略。本文在分析靜止無功發(fā)生器工作原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為電動汽車未來的發(fā)展提供有效的建議。

靜止無功發(fā)生器 電動汽車 充電站

電動汽車具備節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢，且從未來汽車市場角度考慮，具備很好的發(fā)展前景。電動汽車以電能作為動力，需要以充電的方式來補(bǔ)充電能。因此，做好電動汽車充電站的建設(shè)工作非常重要。而對于靜止無功發(fā)生器來說，可實(shí)現(xiàn)電流控制，為電動汽車充電提供了必要條件。［1］總之，本文從電動汽車充電站的發(fā)展考慮，對靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應(yīng)用進(jìn)行探討，意義重大。

一、靜止無功發(fā)生器的工作原理分析

電動汽車充電機(jī)有三種類型：第一，由工頻變壓器、斬波器以及不控整流構(gòu)成；第二，由高頻變壓器隔離DC/DC變換器與三相PWM整流組合而成；第三，由三相不控整流、工頻變壓器以及高頻變壓器隔離DC/DC變換器構(gòu)成。而對于靜止無功發(fā)生器的電流控制來說，主要分為兩部分：其一，無功補(bǔ)償電流控制；其二，有功電流控制。對于無功補(bǔ)償電流控制來說，主要作用于生產(chǎn)所需要的無功補(bǔ)償電流，有功電流控制則作用于補(bǔ)償有功損耗。靜止無功發(fā)生器的控制器一般由內(nèi)環(huán)控制器與外環(huán)控制器兩部分構(gòu)成。在外環(huán)控制器方面，采取相應(yīng)的檢測方法使無功補(bǔ)償電流的參考值產(chǎn)生；而內(nèi)環(huán)控制器則生成同步的驅(qū)動信號，進(jìn)而基于裝置的實(shí)際輸出電流與參考電流構(gòu)建一種線性的聯(lián)系。有研究者在電動汽車充電站中未投入靜止無功發(fā)生器，結(jié)果顯示：電動汽車充電站接入電網(wǎng)對電能的質(zhì)量有一定的影響。［2］為了解決這一影響，其便可以考慮投入使用靜止無功發(fā)生器。

二、靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應(yīng)用分析

靜止無功發(fā)生器屬于動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備，因?yàn)閼?yīng)用了先進(jìn)的電力電子開關(guān)元件，所以能夠?qū)涣麟娋W(wǎng)的無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，且具備快速反應(yīng)和進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)的特性。下面結(jié)合具體例子，筆者對靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應(yīng)用進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：

（一）算例分析

在本次算例仿真系列當(dāng)中，充電站經(jīng)10/0.4kV變壓器連接至10kV的配電母線中，需為大型車配置3臺35kW的充電機(jī)，需為中型車配置3臺40kW的充電機(jī)，需為小型車配置5臺15kW的充電機(jī)；以負(fù)荷的容量和變壓器的容量為依據(jù)，選用400kW容量的變壓器，并應(yīng)用Dyn11接線方法；需對充電站對負(fù)荷進(jìn)行持續(xù)充電的整個過程進(jìn)行模擬，且持續(xù)時間為4.5小時，時間間隔為6分鐘。

（二）靜止無功發(fā)生器的投入

筆者在上述分析過程中提到，在沒有投入靜止無功發(fā)生器的情況下，電動汽車充電站接入電網(wǎng)會對電能的質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了解決這一個問題，便可以考慮投入靜止無功發(fā)生器。以充電站對無功功率的需求為依據(jù)，選擇基于0.4kV供電母線上并聯(lián)容量為0.4MVar的靜止無功發(fā)生器。在安裝了基于靜止無功發(fā)生器的無功補(bǔ)償裝置之后，即可發(fā)現(xiàn)0.4kV側(cè)的電壓基本趨于穩(wěn)定，同時其無功功率也得到了明顯的改善。［3］從整體分析，將適宜容量的靜止無功發(fā)生器無功補(bǔ)償裝置投入應(yīng)用之后，能夠?qū)τ沙潆娊尤攵痣娋W(wǎng)電壓、無功功率的變化起到很好的抑制作用，進(jìn)而促進(jìn)充電站的整體功率因數(shù)的提升。

（三）諧波分析

因?yàn)槌潆娬井?dāng)中有許多的電力電子元件，所以在對電動汽車充電時會有許多諧波向電網(wǎng)涌入。與此同時，對于靜止無功發(fā)生器來說，其屬于一種電力電子應(yīng)用裝置，同時也屬于一類全新的諧波源。因此，有必要對控制算法進(jìn)行改進(jìn)，并將直流側(cè)電容電壓作為有源電力濾波器，這樣才能夠起到抑制諧波的作用。在安裝基于靜止無功發(fā)生器的無功補(bǔ)償裝置之后，因?yàn)殪o止無功發(fā)生器形成的諧波，能夠和充電機(jī)形成的諧波相互作用而抵消，這樣便能夠進(jìn)一步使充電站的總諧波得到很好的抑制。

三、結(jié)語

通過本文的探究，認(rèn)識到電動汽車充電機(jī)屬于非線性負(fù)荷，且其接入會對電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量造成相應(yīng)的影響。因此，對其有必要采取有效的措施。而對于靜止無功發(fā)生器來說，其屬于一類動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備，因?yàn)椴扇×讼冗M(jìn)的電力電子開關(guān)元件，所以能夠很快地對交流電網(wǎng)中的無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)一步發(fā)揮快速反應(yīng)和調(diào)節(jié)平滑等特性。在電動汽車充電站無功補(bǔ)償過程中投入靜止無功發(fā)生器，能夠?qū)τ沙潆娊尤攵痣娋W(wǎng)電壓、無功功率的變化起到很好的抑制作用，進(jìn)而能夠促進(jìn)充電站整體功率因數(shù)的提升。因此，相關(guān)人員需重視靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應(yīng)用，進(jìn)一步為電動汽車的未來發(fā)展提供必要依據(jù)。

（作者單位為國網(wǎng)遼寧省電力有限公司鞍山供電公司）

[1] 姜建國，崔紀(jì)永，吳泓波.基于靜止無功發(fā)生器的電動汽車充電站無功補(bǔ)償［J］.化工自動化及儀表，2016（03）：313-316.

[2] 馬玲玲，張潔瓊.基于PSCAD的電動汽車充電裝置建模研究及諧波分析［J］.陜西電力，2012（07）：28-32.

[3] 王輝，王貴斌，趙俊華，文福拴，李捷.考慮交通網(wǎng)絡(luò)流量的電動汽車充電站規(guī)劃［J］.電力系統(tǒng)自動化，2013（13）：63-69.