靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應用探討

何海

摘 要 對于電動汽車充電機來說，其屬于非線性負荷，接入的話會對電力系統(tǒng)的電能質量產生影響。所以，相關人員需針對其組成的充電站制定并落實相應的策略。本文在分析靜止無功發(fā)生器工作原理的基礎上，進一步對靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應用進行分析，以期為電動汽車未來的發(fā)展提供有效的建議。

關鍵詞 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充電能。因此，做好電動汽車充電站的建設工作非常重要。而對于靜止無功發(fā)生器來說，可實現電流控制，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用進行探討，意義重大。

一、靜止無功發(fā)生器的工作原理分析

電動汽車充電機有三種類型：第一，由工頻變壓器、斬波器以及不控整流構成；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，無功補償電流控制；其二，有功電流控制。對于無功補償電流控制來說，主要作用于生產所需要的無功補償電流，有功電流控制則作用于補償有功損耗。靜止無功發(fā)生器的控制器一般由內環(huán)控制器與外環(huán)控制器兩部分構成。在外環(huán)控制器方面，采取相應的檢測方法使無功補償電流的參考值產生；而內環(huán)控制器則生成同步的驅動信號，進而基于裝置的實際輸出電流與參考電流構建一種線性的聯系。有研究者在電動汽車充電站中未投入靜止無功發(fā)生器，結果顯示：電動汽車充電站接入電網對電能的質量有一定的影響。[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用分析

靜止無功發(fā)生器屬于動態(tài)無功補償設備，因為應用了先進的電力電子開關元件，所以能夠對交流電網的無功功率進行快速調節(jié)，且具備快速反應和進行平滑調節(jié)的特性。下面結合具體例子，筆者對靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應用進行分析，具體內容如下：

（一）算例分析

在本次算例仿真系列當中，充電站經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，需為中型車配置3臺40kW的充電機，需為小型車配置5臺15kW的充電機；以負荷的容量和變壓器的容量為依據，選用400kW容量的變壓器，并應用Dyn11接線方法；需對充電站對負荷進行持續(xù)充電的整個過程進行模擬，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會對電能的質量產生影響。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，選擇基于0.4kV供電母線上并聯容量為0.4MVar的靜止無功發(fā)生器。在安裝了基于靜止無功發(fā)生器的無功補償裝置之后，即可發(fā)現0.4kV側的電壓基本趨于穩(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)生器無功補償裝置投入應用之后，能夠對由充電接入而引起電網電壓、無功功率的變化起到很好的抑制作用，進而促進充電站的整體功率因數的提升。

（三）諧波分析

因為充電站當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行改進，并將直流側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)生器的無功補償裝置之后，因為靜止無功發(fā)生器形成的諧波，能夠和充電機形成的諧波相互作用而抵消，這樣便能夠進一步使充電站的總諧波得到很好的抑制。

三、結語

通過本文的探究，認識到電動汽車充電機屬于非線性負荷，且其接入會對電力系統(tǒng)的電能質量造成相應的影響。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)無功補償設備，因為采取了先進的電力電子開關元件，所以能夠很快地對交流電網中的無功功率進行調節(jié)，進一步發(fā)揮快速反應和調節(jié)平滑等特性。在電動汽車充電站無功補償過程中投入靜止無功發(fā)生器，能夠對由充電接入而引起電網電壓、無功功率的變化起到很好的抑制作用，進而能夠促進充電站整體功率因數的提升。因此，相關人員需重視靜止無功發(fā)生器在電動汽車充電站中的應用，進一步為電動汽車的未來發(fā)展提供必要依據。

（作者單位為國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司）

參考文獻

[1] 姜建國，崔紀永，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.考慮交通網絡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.