靜止無功發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生器工作原理的基礎上，進一步對靜止無功發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展提供有效的建議。

關鍵詞 靜止無功發生器 電動汽車 充電站

電動汽車具備節能、環保的優勢，且從未來汽車市場角度考慮，具備很好的發展前景。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展考慮，對靜止無功發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。靜止無功發生器的控制器一般由內環控制器與外環控制器兩部分構成。在外環控制器方面，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生器。

二、靜止無功發生器在電動汽車充電站中的應用分析

靜止無功發生器屬于動態無功補償設備，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，且具備快速反應和進行平滑調節的特性。下面結合具體例子，筆者對靜止無功發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充電的整個過程進行模擬，且持續時間為4.5小時，時間間隔為6分鐘。

（二）靜止無功發生器的投入

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的靜止無功發生器。在安裝了基于靜止無功發生器的無功補償裝置之后，即可發現0.4kV側的電壓基本趨于穩定，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生器的無功補償裝置之后，因為靜止無功發生器形成的諧波，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。而對于靜止無功發生器來說，其屬于一類動態無功補償設備，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，進一步發揮快速反應和調節平滑等特性。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劃

[J].電力系統自動化，2013（13）：63-69.