一種基于有源濾波功能的交流充電樁的設計

程帥 張春花

摘要：在生產生活中總會產生各種各樣的污染，環境污染和能源緊缺問題更是被當下大眾所熱議。因此節能減排這一類的交通工具就更是被大眾接受和偏愛。電動車深受大眾喜愛。但現有的充電裝置在滿足電機充電的同時，對于電網也是產生了一些負面影響。針對類似問題所帶來的不利影響，解決充電過程中的這些負面顯得至關重要。本發明針對這一問題，利用指令電流對補償電流進行預估，通過直流側穩壓控制，最后通過MATLAB平臺測試。

關鍵詞：交流充電樁;有源濾波系統;無功電流;MATLAB

1.緒論

目前，環境污染和能源緊缺問題引發越來越多的大眾關注，因此世界各地都在積極響應節能減排的號召。電動汽車作為很重要的交通工具之一，在近些年更是由于其方便快捷，環保，清潔，節能深得大眾喜愛。因此，對于電動汽車的能源供給裝置我們也就有了多樣的考核標準，現在主要存在的充電裝置有直流充電樁和交流充電樁兩種。充電樁的選擇應結合具體的電動車特征進行選擇。

2.總體布局

含有有源濾波系統功能的交流充電樁，相異于一般的電動車充電樁，確切地來說是具有更多的優點。主要在于它考慮了對車載充電器進行有效的諧波處理。在該實驗中對指令電流的計算，直流側的穩壓控制，以及電流追蹤控制都有做詳細的方案說明。由于該系統為了實現精準補償，因此良好的追蹤能力也是必不可少的一部分（即穩態誤差趨于零）。該基于有源濾波功能的交流充電樁能夠對電網中的多余的諧波電流和無功電流進行降低甚至消除，從而保護電網。且為確保電流跟蹤的實時性與速度，直流側電壓與電容值的穩定也是必須確保的一個因素

2.1結構框架

通過對指令電流進行計算（指令電流指根據濾波算法，計算負載電流中的諧波分量并使用計算結果作為當前電流跟蹤控制的輸入），在該設計中，能否實時檢測出車載充電機工作時產生的諧波電流決定著有源濾波裝置對于諧波的抑制作用。然后再進行直流穩壓控制以及電流追空控制從而精確補償。通過最后的波形圖得到結論：通過設計的補償，諧波和電流畸變率都明顯降低。如圖2-1所示：

2.2交流充電樁有源濾波系統設計

2.2.1 指令電流計算和直流側穩壓控制

指令電流計算是指根據濾波算法計算負載電流中的諧波分量，并使用計算結果作為當前電流跟蹤控制的輸入。在交流充電樁有源濾波系統中，能否實時檢測出車載充電機工作時產生的諧波電流決定著有源濾波裝置對于諧波的抑制作用[1]。

在有源濾波系統工作時，功率器件的開通或關斷及溫度變化都會造成能量的損耗，這將導致儲能電容電壓值下降，為確保電流跟蹤的速度與實時性，需要保持直流側電容電壓值的穩定。[2]

參考文獻：

[1]王立峰，鄭建勇，梅軍，有源濾波裝置直流側電壓瞬時能量平衡建模[J].電工技術學報，2012，27（2）：230-234.

[2]常鵬飛，曾激倫，王形三相四線制有源電力濾波器直流側電壓控制方法[J].電力系統自動化，2005，29（8）：75-78