静止无功发生器在电动汽车充电站中的应用探讨

静止无功发生器在电动汽车充电站中的应用探讨

作者：何海

来源：《经营者》2016年第24期

摘要对于电动汽车充电机来说，其属于非线性负荷，接入的话会对电力系统的电能质量产生影响。所以，相关人员需针对其组成的充电站制定并落实相应的策略。本文在分析静止无功发生器工作原理的基础上，进一步对静止无功发生器在电动汽车充电站中的应用进行分析，以期为电动汽车未来的发展提供有效的建议。

关键词静止无功发生器电动汽车充电站

电动汽车具备节能、环保的优势，且从未来汽车市场角度考虑，具备很好的发展前景。电动汽车以电能作为动力，需要以充电的方式来补充电能。因此，做好电动汽车充电站的建设工作非常重要。而对于静止无功发生器来说，可实现电流控制，为电动汽车充电提供了必要条件。[1]总之，本文从电动汽车充电站的发展考虑，对静止无功发生器在电动汽车充电站中的应用进行探讨，意义重大。

一、静止无功发生器的工作原理分析

电动汽车充电机有三种类型：第一，由工频变压器、斩波器以及不控整流构成；第二，由高频变压器隔离DC/DC变换器与三相PWM整流组合而成；第三，由三相不控整流、工频变压器以及高频变压器隔离DC/DC变换器构成。而对于静止无功发生器的电流控制来说，主要分为两部分：其一，无功补偿电流控制；其二，有功电流控制。对于无功补偿电流控制来说，主要作用于生产所需要的无功补偿电流，有功电流控制则作用于补偿有功损耗。静止无功发生器的控制器一般由内环控制器与外环控制器两部分构成。在外环控制器方面，采取相应的检测方法使无功补偿电流的参考值产生；而内环控制器则生成同步的驱动信号，进而基于装置的实际输出电流与参考电流构建一种线性的联系。有研究者在电动汽车充电站中未投入静止无功发生器，结果显示：电动汽车充电站接入电网对电能的质量有一定的影响。[2]为了解决这一影响，其便可以考虑投入使用静止无功发生器。

二、静止无功发生器在电动汽车充电站中的应用分析

静止无功发生器属于动态无功补偿设备，因为应用了先进的电力电子开关元件，所以能够对交流电网的无功功率进行快速调节，且具备快速反应和进行平滑调节的特性。下面结合具体例子，笔者对静止无功发生器在电动汽车充电站中的应用进行分析，具体内容如下：

（一）算例分析

在本次算例仿真系列当中，充电站经10/0.4kV变压器连接至10kV的配电母线中，需为大型车配置3台35kW的充电机，需为中型车配置3台40kW的充电机，需为小型车配置5台15kW的充电机；以负荷的容量和变压器的容量为依据，选用400kW容量的变压器，并应用Dyn11接线方法；需对充电站对负荷进行持续充电的整个过程进行模拟，且持续时间为4.5小时，时间间隔为6分钟。

（二）静止无功发生器的投入

笔者在上述分析过程中提到，在没有投入静止无功发生器的情况下，电动汽车充电站接入电网会对电能的质量产生影响。为了解决这一个问题，便可以考虑投入静止无功发生器。以充电站对无功功率的需求为依据，选择基于0.4kV供电母线上并联容量为0.4MVar的静止无功发生器。在安装了基于静止无功发生器的无功补偿装置之后，即可发现0.4kV侧的电压基本趋于稳定，同时其无功功率也得到了明显的改善。[3]从整体分析，将适宜容量的静止无功发生器无功补偿装置投入应用之后，能够对由充电接入而引起电网电压、无功功率的变化起到很好的抑制作用，进而促进充电站的整体功率因数的提升。

（三）谐波分析

因为充电站当中有许多的电力电子元件，所以在对电动汽车充电时会有许多谐波向电网涌入。与此同时，对于静止无功发生器来说，其属于一种电力电子应用装置，同时也属于一类全新的谐波源。因此，有必要对控制算法进行改进，并将直流侧电容电压作为有源电力滤波器，这样才能够起到抑制谐波的作用。在安装基于静止无功发生器的无功补偿装置之后，因为静止无功发生器形成的谐波，能够和充电机形成的谐波相互作用而抵消，这样便能够进一步使充电站的总谐波得到很好的抑制。

三、结语

通过本文的探究，认识到电动汽车充电机属于非线性负荷，且其接入会对电力系统的电能质量造成相应的影响。因此，对其有必要采取有效的措施。而对于静止无功发生器来说，其属于一类动态无功补偿设备，因为采取了先进的电力电子开关元件，所以能够很快地对交流电网中的无功功率进行调节，进一步发挥快速反应和调节平滑等特性。在电动汽车充电站无功补偿过程中投入静止无功发生器，能够对由充电接入而引起电网电压、无功功率的变化起到很好的抑制作用，进而能够促进充电站整体功率因数的提升。因此，相关人员需重视静止无功发生器在电动汽车充电站中的应用，进一步为电动汽车的未来发展提供必要依据。

（作者单位为国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司）

参考文献

[1] 姜建国，崔纪永，吴泓波.基于静止无功发生器的电动汽车充电站无功补偿[J].化工自动化及仪表，2016（03）：313-316.

[2] 马玲玲，张洁琼.基于PSCAD的电动汽车充电装置建模研究及谐波分析[J].陕西电力，2012（07）：28-32.

[3] 王辉，王贵斌，赵俊华，文福拴，李捷.考虑交通网络流量的电动汽车充电站规划

[J].电力系统自动化，2013（13）：63-69.