據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2015年11月份，我國新能源汽車生產(chǎn)和消費(fèi)分別同比增長2.7倍和2.9倍，發(fā)展相當(dāng)迅速。大量新能源汽車快速、大規(guī)模普及，將對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生一系列的影響，主要表現(xiàn)在電動(dòng)汽車充電引起的電能質(zhì)量問題。近期，臺(tái)達(dá)對(duì)國內(nèi)已投入運(yùn)行的電動(dòng)汽車充電站進(jìn)行了現(xiàn)場電能質(zhì)量測(cè)試，并對(duì)充電站的諧波、無功補(bǔ)償、三相電壓不平衡以及電壓偏差等問題進(jìn)行深入分析，提出采用臺(tái)達(dá)有源無功補(bǔ)償器SVG2000系列作為治理方案，并在充電站大量應(yīng)用，取得了顯著效果。
電動(dòng)汽車充電站的主要負(fù)荷為充電機(jī)，充電站配電系統(tǒng)主要為充電機(jī)供電。目前在建的充電站大多是為公共汽車充電，而大功率純電動(dòng)汽車充電機(jī)的功率一般為30kW、60kW、120kW。大功率純電動(dòng)汽車充電機(jī)的一般工作原理圖如圖1所示，三相電網(wǎng)輸入交流電，經(jīng)過三相橋式不可控整流電路整流變成直流電，濾波后提供給高頻DC-DC功率變換器，功率變換器經(jīng)過直直變換輸出需要的直流，再次濾波后為純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池充電。
圖1 充電機(jī)原理圖
從充電機(jī)原理圖可以清晰看出，充電機(jī)是一種非線性設(shè)備，前級(jí)為不可控整流，產(chǎn)生的諧波主要是6k±1次諧波，典型工況下電流畸變率30%，這些可從臺(tái)達(dá)對(duì)相關(guān)充電站的測(cè)試數(shù)據(jù)看出，如圖2：
圖2 某充電站充電機(jī)諧波電流含量柱狀圖
如果諧波不加治理，將導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增加、設(shè)備過熱及壽命損失、控制和通信電路干擾等問題，同時(shí)會(huì)造成電壓畸變、功率因數(shù)下降、影響電網(wǎng)中其它設(shè)備的正常運(yùn)行等問題。
隨著用戶對(duì)電能質(zhì)量的重視，部分充電機(jī)廠商也不斷改善其產(chǎn)品并入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量。通過在充電機(jī)前端增加濾波回路，可以部分濾除充電機(jī)產(chǎn)生的諧波電流，進(jìn)而改善電網(wǎng)電能質(zhì)量。佛山某客戶在充電站配電系統(tǒng)中配置了一臺(tái)1250kVA的變壓器，主要負(fù)載為帶濾波回路的充電機(jī)。增設(shè)濾波回路的充電機(jī)雖然諧波有所下降，但由于充電機(jī)內(nèi)部濾波回路LC導(dǎo)致充電機(jī)在上電后呈容性負(fù)荷，對(duì)配電系統(tǒng)倒送無功，功率因數(shù)從充電機(jī)待機(jī)到工作時(shí)在-0.03~-0.97之間波動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)造成過補(bǔ)償，不僅導(dǎo)致能耗的巨大浪費(fèi)，還面臨著供電部門的罰款。同時(shí)傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償FC只能補(bǔ)償感性無功，對(duì)于容性無功倒送沒有相應(yīng)的解決辦法。
通過對(duì)客戶問題的分析，臺(tái)達(dá)技術(shù)人員在配電系統(tǒng)中添加了臺(tái)達(dá)有源無功補(bǔ)償器SVG2000進(jìn)行電能質(zhì)量治理，使得配電系統(tǒng)系統(tǒng)功率因數(shù)始終保持在+0.95以上。下圖是為充電站配置臺(tái)達(dá)有源無功補(bǔ)償器SVG2000系列的配電系統(tǒng)架構(gòu)。
圖3 充電站配電系統(tǒng)圖
圖4 臺(tái)達(dá)有源無功補(bǔ)償器SVG2000應(yīng)用現(xiàn)場
項(xiàng)目成功實(shí)施以后，采用美國FLUKE公司專門的電能質(zhì)量測(cè)試儀FLUKE435進(jìn)行使用前后的對(duì)比測(cè)試：
ØSVG投入前后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)比
臺(tái)達(dá)有源無功補(bǔ)償器SVG2000系列在新能源汽車充電站的應(yīng)用，再次證明臺(tái)達(dá)有源無功補(bǔ)償器SVG2000系列不僅能在快速變化負(fù)載的配電系統(tǒng)中高效應(yīng)用，同時(shí)還可自動(dòng)對(duì)配電系統(tǒng)的容性和感性無功功率進(jìn)行識(shí)別并追蹤補(bǔ)償，從而提高變壓器的利用率，降低配電系統(tǒng)的無功損耗、傳輸線路損耗、變壓器的損耗等，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)也忠實(shí)踐行著臺(tái)達(dá)“環(huán)保 節(jié)能 愛地球”的經(jīng)營使命。
