電動汽車交流充電樁諧波分析及諧波抑制探究

馮景峰

廣州市高級技工學校 廣東省廣州市 510000

環境污染和能源短缺的問題已經成為當今世界普遍關注的問題，在經濟建設的過程中，人們已經逐漸認識到了環境保護的重要性，開始梳理環保的意識。傳統燃油汽車在使用的過程中，能源消耗比較大，并且帶來了環境污染等問題，這與當前倡導的資源節約型和環境友好型社會的建設理念不相符合，發展也受到了一定的阻礙。電動汽車在近些年得到了快速的發展，它主要是以電力作為驅動系統，與傳統的汽車相比，在環保、節能等方面優勢顯著。從當前的發展看，電動汽車的充電裝置一般有直流充電、交流充電。直流充電的功率較大，相對來講，充電時間比較短，但是其缺點也比較明顯，體積大，需要專門充電站；交流充電樁采用的是單項供電，可利用車載充電機作為動力，功率相對較小，所花費的充電時間也比較久，因為體積比較小，其應用范圍更為廣泛。

1 充電樁諧波分析

電動汽車主要以電作為驅動力，在很大程度上降低了汽車的噪音，也減少了污染氣體的排放，這都是電動汽車的優勢，但是電動汽車在使用中，也逐漸暴露出一些問題。在交流充電樁廣泛應用的過程中，車載充電機是新的諧波源，這種充電機產生的諧波會對電網的質量和穩定性產生一定的影響，諧波的存在，直接影響到電網的整體質量，還影響整個充電樁系統的準確性、穩定性。

當前發展階段，人們也開始認識到諧波存在的危害，但是對車載充電機諧波治理方面的研究還比較少，一些研究也嘗試利用統計學等對電動汽車諧波的特性等加以研究，但是缺乏較多的充電機樣本數據，還有的研究因整個體系的建構復雜，其效果不太顯著。

要想大范圍推廣電動汽車的使用，需要對交流充電樁的負荷產生的諧波電壓、諧波電流等進行研究，力爭減少其對電力系統的破壞，減少其對電能輸送質量的影響。

2 電動汽車交流充電樁諧波的危害分析

交流充電樁諧波的產生，也是一種比較嚴重的電力污染，充電設備在運行的 過程中，會影響電力方面的質量，也會使得電力系統的整體功率下降，因此，諧波的污染也不能被忽視，長期下去，會破壞電費的計算系統，導致部分用戶的電費支出增加，同時，還會對電子機器造成破壞，甚至造成電子設備的中斷等，具體來講，諧波產生的影響有以下幾個方面。

其一，影響公共電網的運行。電工汽車充電設備弱產生較大的諧波，不僅會影響到當前的線路系統，甚至還會滲透到公共電網的運行系統中，最終影響到電網系統中計算機設備、醫療電力等設備的安全性和穩定性，甚至引發電力安全事故。

其二，在無形中增加了輸電線路中的電路和電壓，尤其是諧波污染較嚴重時，線路損耗的電能就越多，影響到整個電路的整體質量；與此同時，還會對通電信號等造成干擾，影響到人們的正常使用。

其三，諧波污染，還會影響到電壓、功率、電流測量的精確度，這對整個電路系統的運作和后期的管理都帶來了不必要的麻煩。

其四，對設備的影響。諧波的產生，造成對變壓器的損壞，電流引起銅質的損耗，引起變壓器的發熱，并增加其噪聲，而這一系列的影響，會影響到電容器的整個使用壽命，對控制系統的影響，會引起電壓判斷失誤，整個控制系統失控現象的產生。

當前發展階段，電動汽車發展前景廣闊，但是諧波污染的問題也成為世界人們普遍關注的焦點，諧波污染已經被公認為電網系統中最主要的破壞源。要保證電網系統的正常運轉，推動電動汽車的進一步普及和更大范圍的使用，需要采取相應的措施，對電動汽車交流充電樁諧波加以控制和研究，減少諧波污染。

3 電動汽車交流充電樁諧波抑制措施分析

交流充電樁，主要是被固定在某一個地方，如停車場、商場等公共區域的供電設備，主要作用是給有車載充電設備的電動汽車，提供充電的接口，其功率一般≤7kWA，因為其比較固定，體積小，在使用中比較方便，深受人們的喜愛。但是充電樁諧波的存在，其危害也不容小覷。在使用中需要采取措施加以控制。

交流充電樁使用的過程中，電源線是諧波導入設備的重要途徑，諧波干擾也是從電網電源線中進入到電子設備中，最終給電子設備的正常運行造成干擾，反之，電子設備受到影響和干擾，又會從電源線傳入電網中，影響電網其他設備的正常運行。

從上面的分析可以看出，要控制諧波的產生，需要對電源和電源線進行處理，需要在電源的進線口安裝ENI（電磁干擾）低通濾波電路設備。該設備的主要作用是阻礙一些高頻率的信號，抑制高頻率的交流電對電網和設備造成干擾，從而保證整個線路的安全性和穩定性不受干擾。

其具體的操作為，在正常的信號或電流通過電源線時，設備會是允許的狀態，但是其他的電流和信號通過時，則會被阻斷，這樣非正常頻率的電流，無法進入到設備。低通濾波電路中，我們將能正產通過電流的頻率范圍稱作通帶，而受到通行阻礙的電流頻率范圍，則稱之為阻帶，介于二者之間的頻率叫做截止頻率，正常的濾波電路，一般在通帶中，電壓是正常的數值。

隨著工業生產的不斷發展，當前高頻率的開關電源，因其本身具有的優點，如功能強、體積小、質量高、功效強等，在電網、工業等多個領域的運用較多，交流電網中，也使用了開關電源的地方，除了功率降低的幅度比較大，也增加了諧波的強度，而高頻率的電源開關操作，同樣也會產生EMI干擾。

減少這些干擾的方法也比較多，如通常采用的鋪設地線，合理地鋪設地線，其形狀一般為五角星，這樣能有效避免環形或交叉的地線，從而最大程度地減小干擾；其次，在電路的設計中，科學地運用緩沖路線，利用EMI低通濾波電路設備，對高頻率的開關電源操作給電網帶來了的干擾進行削弱，減少其噪聲干擾。

諧波干擾一般可分為共模干擾和差模干擾兩類。

首先，共模干擾的來源。考慮到電網導線在電能輸送的過程中，會受到多種外界因素的影響，如電磁環境，電磁環境主要是會給周圍的空間環境造成輻射，火線、中線及地線能感應的信號，地線一般是與大地練級的，這三條線之間存在共模干擾。

其次，差模干擾的來源。在整個電網系統中，存在很多不同的設備，同用一條輸電線路，這樣當其中某一個電路設備在進行切換操作過程中，形成相等或者相反的信號幅值，這樣也就形成了差模干擾。這種干擾模式的來源與共模干擾剛好是相反的。

EMI濾波器實質上是選頻電路，在電動汽車交流充電樁設備中使用這種裝置，對整體的電壓諧波及電流產生的畸變等都有很好的抑制作用，所產恒的諧波影響均在國家規定的范圍內，說明這種裝置對抑制諧波的作用比較明顯。

從實際的情況來看，很多電動汽車交流充電裝置多在商業區或居民區，距離變壓器的距離比較遠，變壓器的容量也比較小，這些地區與工業場地相比，諧波電流的產生，最終會因前期諧波電壓等，這些都會對計算機等電子設備、家用電器等正常運作產生影響，因此，諧波的問題必須加以重視，研究有效抑制諧波的方法。

4 結語

綜上所述，電動汽車與傳統的汽車相比，在環境保護和能源節約等方面具有明顯的優勢，在全球都普遍關注環境和可持續發展的今天，電動汽車具有良好的發展前景，在長期的發展中，我們也要認識到電動汽車交流充電樁裝置會產生諧波，對電壓、電流和整個電路系統會產生很大的影響，包括電網系統的穩定性和安全性等，都受到諧波的威脅，當前，諧波的產生是制約整個電能汽車進一步發展和更廣泛應用的瓶頸，而當前我國在這方面的研究還比較少。因此，在未來的發展中，要重視加強對電動汽車的研究，重視對諧波的研究，認識到其危害和特點，加強對充電諧波危害的治理。