电动汽车对电力系统的影响研究资料
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图2不控整流桥式充电机仿真电路图
图2中非线性电阻R是电动汽车充电电池的等效模型。该种整流类型电路充电机的脉动数p=6，因此对交流侧造成的谐波次数主要为6k±1次，(k=1,2,……)，谐波电流总畸变率达23.4%，尤其是5,7,11,13次这类奇次谐波电流很大。这种充电机的电压电流波形如图3所示：
图3电压电流波形图
3电动汽车充电对电力系统造成的谐波污染分析
3.1电动汽车的电池类型以及充电模块图
电动汽车可以采用的电池种类有:镍金属电池，铅蓄电池，锌空气电池，高温钠电池，锂离子蓄电池等，这些电池充电需要直流电源，而我们系统中大电网为交流电源，因此充电时需要先将交流电整流成直流电，即整流过程。充电模型图见图1。而整流过程会给电力系统带来谐波污染，谐波的出现又会带来一系列问题：使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁等等。
3.2.212脉波整流式充电机所带来的谐波分析
12脉波整流电路有两种类型：串联型和并联型。这种整流类型的充电机一般采用并联电路，因为充电机的功率变换单元的输入电压要求不能过高。图4为12脉波整流充电机电路图。
图4 12脉波整流充电机电路图
12脉波整流电路主要含有12k±1(k=1,2……)次谐波，由仿真结果可知在最大值时11次谐波的谐波含有率为5.9%，13次谐波的含有率3.5%，而7次和5次谐波分别为1.4%和3.2%。随着R值的增加，谐波电流先增大后减小,并在145min处达到最大值。
综上所述，第一种和第二种整流方式的谐波污染相对比较多点，而第三种整流方式的谐波污染会少点。但是电动汽车发展越来越快，随着其规模的不断增大，谐波污染将会很大，因此对电力系统造成影响也会越来越大。
Key words:electric vehicle;harmonic pollution;charging station;power grid
1引言
随着能源日益紧张以及低碳时代的到来，各国都在寻求新能源，同时为摆脱对不可生资源的依赖而不断做出努力。这时候，电动汽车应时代要求而出现。电动汽车的出现，可以降低对石油的依赖程度，并且大大降低了碳的排放量，应该说是顺应时代潮流的。但是，它的出现也给当今电力系统带来了一系列影响。比如，在低谷时期充电，可以提高对电网的利用率；但是在用电高峰期充电，尤其是大量汽车同时充电，会对电力系统产生很大的冲击，需要靠增加电能储备来满足其需求。电动汽车充电站是非线性负载，在充电过程会产生很大谐波，对电力系统电能质量产生很大影响。因此我们必须清楚充电站对系统的种种影响，发现问题所在，这样才能更好地解决问题，为电动汽车的发展奠定基础。
2电动汽车充电对电网的短期和长期影响
根据电网的现状和发展特点，可将电动汽车对电网的影响分为短期影响和长期影响。电动汽车是负载，小规模的电动汽车出现不会影响目前电网的装机容量，而且会为售电单位带来利润，在一定程度上带动了电力的发展。但是随着电动汽车的大规模出现，当今的装机容量已经不能满足充电负荷的要求，需要新增发电装机来满足。这不仅仅是简单的增加装机量得问题，因为大量电动汽车的出现，注定了其充电随机性，相对电网而言，即为负荷的随机性，因此增加装机的容量就不好确定。因此，从长期来看，充电汽车会对电网的发展产生很大影响，而且，该种影响具有很大不确定性。因此，笔者建议将电网的规划与电动汽车的发展相结合，只要这样才能制定出合理的电网规划方案，减少资源的浪费。
3.2.3PWM整流式充电机
由IGBT组成的三相电压型PWM整流器,其电路图如图5.
图5三相电压型PWM整流器电路图
图6为PWM整流电路任意时间段的交流侧电流和电压，交流侧电流与电压之间相角为0。
图6整流电路任意时间段的交流侧电流和电压
PWM整流充电机变压器高压侧各次谐波含量为：13次谐波为1.04%，11次谐波为1.28%，7次谐波为1.57%，5次谐波的最大含有率为2.98%。PWM整流充电机的谐波随着R变化而变化的趋势较不明显，总体趋势与上述2种充电机相同。
电动汽车对电力系统的影响研究
摘要在能源紧缺的今天，电动汽车的发展已成必然，大量电动汽车的出现必然会对电力系统造成冲击，研究了电动汽车对电力系统的影响，包括当前系统电力容量需求以及充电对电网造成的谐波污染等问题。之后提出了问题的多种解决方案，并对电动汽车的未来发展前景进行了展望。
关键词：电动汽车；源自文库波污染；充电站；电网
TheStudy ofImpact ofElectricVehicletoThePowerSystem
AbstractToday,energy sourcesreduce day by day and the electric vehicles are more and more popular,but at the same time, there are some impact to the power system. Thisarticlestudiesthe impact of electric vehicle to the power system, includingthe demand of power capacity and the harmonic pollutionof charging to power grid. Then, thearticleputs forward lots of solutions and images the future of the electric vehicle.
图1电动汽车电池充电模块图
3.2谐波污染的分析
电动汽车为直流充电，大电网为交流，因此涉及到交流变直流过程。因此充电机的谐波主要来自整流装置部分，根据整流装置不的同可以分为三种充电机，分别为12脉波整流充电机，不控整流充电机和PWM整流充电机。现分析如下;
3.2.1不控整流式充电机所带来的谐波分析
由不控整流充电机的整流部分由不控整流桥组成，其仿真电路图如图2.
图2中非线性电阻R是电动汽车充电电池的等效模型。该种整流类型电路充电机的脉动数p=6，因此对交流侧造成的谐波次数主要为6k±1次，(k=1,2,……)，谐波电流总畸变率达23.4%，尤其是5,7,11,13次这类奇次谐波电流很大。这种充电机的电压电流波形如图3所示：
图3电压电流波形图
3电动汽车充电对电力系统造成的谐波污染分析
3.1电动汽车的电池类型以及充电模块图
电动汽车可以采用的电池种类有:镍金属电池，铅蓄电池，锌空气电池，高温钠电池，锂离子蓄电池等，这些电池充电需要直流电源，而我们系统中大电网为交流电源，因此充电时需要先将交流电整流成直流电，即整流过程。充电模型图见图1。而整流过程会给电力系统带来谐波污染，谐波的出现又会带来一系列问题：使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁等等。
3.2.212脉波整流式充电机所带来的谐波分析
12脉波整流电路有两种类型：串联型和并联型。这种整流类型的充电机一般采用并联电路，因为充电机的功率变换单元的输入电压要求不能过高。图4为12脉波整流充电机电路图。
图4 12脉波整流充电机电路图
12脉波整流电路主要含有12k±1(k=1,2……)次谐波，由仿真结果可知在最大值时11次谐波的谐波含有率为5.9%，13次谐波的含有率3.5%，而7次和5次谐波分别为1.4%和3.2%。随着R值的增加，谐波电流先增大后减小,并在145min处达到最大值。
综上所述，第一种和第二种整流方式的谐波污染相对比较多点，而第三种整流方式的谐波污染会少点。但是电动汽车发展越来越快，随着其规模的不断增大，谐波污染将会很大，因此对电力系统造成影响也会越来越大。
Key words:electric vehicle;harmonic pollution;charging station;power grid
1引言
随着能源日益紧张以及低碳时代的到来，各国都在寻求新能源，同时为摆脱对不可生资源的依赖而不断做出努力。这时候，电动汽车应时代要求而出现。电动汽车的出现，可以降低对石油的依赖程度，并且大大降低了碳的排放量，应该说是顺应时代潮流的。但是，它的出现也给当今电力系统带来了一系列影响。比如，在低谷时期充电，可以提高对电网的利用率；但是在用电高峰期充电，尤其是大量汽车同时充电，会对电力系统产生很大的冲击，需要靠增加电能储备来满足其需求。电动汽车充电站是非线性负载，在充电过程会产生很大谐波，对电力系统电能质量产生很大影响。因此我们必须清楚充电站对系统的种种影响，发现问题所在，这样才能更好地解决问题，为电动汽车的发展奠定基础。
2电动汽车充电对电网的短期和长期影响
根据电网的现状和发展特点，可将电动汽车对电网的影响分为短期影响和长期影响。电动汽车是负载，小规模的电动汽车出现不会影响目前电网的装机容量，而且会为售电单位带来利润，在一定程度上带动了电力的发展。但是随着电动汽车的大规模出现，当今的装机容量已经不能满足充电负荷的要求，需要新增发电装机来满足。这不仅仅是简单的增加装机量得问题，因为大量电动汽车的出现，注定了其充电随机性，相对电网而言，即为负荷的随机性，因此增加装机的容量就不好确定。因此，从长期来看，充电汽车会对电网的发展产生很大影响，而且，该种影响具有很大不确定性。因此，笔者建议将电网的规划与电动汽车的发展相结合，只要这样才能制定出合理的电网规划方案，减少资源的浪费。
3.2.3PWM整流式充电机
由IGBT组成的三相电压型PWM整流器,其电路图如图5.
图5三相电压型PWM整流器电路图
图6为PWM整流电路任意时间段的交流侧电流和电压，交流侧电流与电压之间相角为0。
图6整流电路任意时间段的交流侧电流和电压
PWM整流充电机变压器高压侧各次谐波含量为：13次谐波为1.04%，11次谐波为1.28%，7次谐波为1.57%，5次谐波的最大含有率为2.98%。PWM整流充电机的谐波随着R变化而变化的趋势较不明显，总体趋势与上述2种充电机相同。
电动汽车对电力系统的影响研究
摘要在能源紧缺的今天，电动汽车的发展已成必然，大量电动汽车的出现必然会对电力系统造成冲击，研究了电动汽车对电力系统的影响，包括当前系统电力容量需求以及充电对电网造成的谐波污染等问题。之后提出了问题的多种解决方案，并对电动汽车的未来发展前景进行了展望。
关键词：电动汽车；源自文库波污染；充电站；电网
TheStudy ofImpact ofElectricVehicletoThePowerSystem
AbstractToday,energy sourcesreduce day by day and the electric vehicles are more and more popular,but at the same time, there are some impact to the power system. Thisarticlestudiesthe impact of electric vehicle to the power system, includingthe demand of power capacity and the harmonic pollutionof charging to power grid. Then, thearticleputs forward lots of solutions and images the future of the electric vehicle.
图1电动汽车电池充电模块图
3.2谐波污染的分析
电动汽车为直流充电，大电网为交流，因此涉及到交流变直流过程。因此充电机的谐波主要来自整流装置部分，根据整流装置不的同可以分为三种充电机，分别为12脉波整流充电机，不控整流充电机和PWM整流充电机。现分析如下;
3.2.1不控整流式充电机所带来的谐波分析
由不控整流充电机的整流部分由不控整流桥组成，其仿真电路图如图2.