[发明专利]一种充电站桩电能质量综合治理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能治理装置，尤其是涉及一种充电站桩电能质量综合治理装置。

背景技术

电动汽车越来越普及，带来重大节能环保效益的同时，充电站桩大规模普及给配电网带来了谐波、负序、无功等问题。随着电动汽车电池技术的日益发展和完善，电动汽车充电站将在城镇中大量涌现，充电站的功能是利用非车载充电机把直流电能传送给电动汽车动力电池，用以补充电池能量。充电机属非线性设备，在运行时将产生谐波，对公网造成危害。因此在电动汽车充电站建设时，应采取抑制和消除谐波、补偿无功的措施。

关于大规模电动汽车充电对电网影响的研究集中在充电站谐波分析和抑制及充电机整流装置。目前，电动汽车接入小区的研究可归结为对住宅配电系统的经济运行的影响及电动汽车与电网互联技术(vehicle to grid，V2G)或电动汽车与智能住宅互联技术(vehicle to house，V2H)、电能质量的影响等三个方面。在配电网经济运行方面，主要研究电动汽车接入对配电系统网损和配电变压器寿命的影响。电动汽车充电对居民住宅小区配电网最主要的影响是谐波污染、电压下降和三相不平衡。电网电压的影响，以负序电流与正序电流的比值来表征配电网节点的三相不平衡程度，结果表明只有在大量电动汽车接入情况下会带来三相不平衡问题，电动汽车充电负荷应在三相之间合理分配。电动汽车充电机对配网电能质量的影响，电动汽车在深夜充电时，将成为造成电压畸变的主要设备，充电产生的谐波可能对变压器的寿命、电缆以及继电保护装置造成影响。随着电动汽车接入民用住宅区及充电技术和电能计量技术的发展，分布式家庭充电的规模将越来越大并对小区配电网造成较大的影响。因此，研究基于优质柔性配电技术的充电站桩电能质量综合治理装置对合理利用现有资源来促进电动汽车的发展更具意义。

交流充电桩是家用电动汽车主要的能源供给设施，利用车载式充电器为动力电池充电。但现在大多数现行标准中明确规定交流充电桩的功能，并没有考虑到车载式充电器的谐波、无功、负序对电网的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种充电站桩电能质量综合治理装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种充电站桩电能质量综合治理装置，包括串联滤波部分和并联有源滤波部分，所述并联有源滤波部分包括主控板、滤波板和散热器，所述主控板分别与串联滤波部分的输入端和输出端、滤波板和散热器连接，所述滤波板分别与串联滤波部分的输出端和散热器连接；

所述主控板从串联滤波部分的输入端采集系统电路、输出端采集系统电压，检测出系统侧的无功、谐波电流分量和基波电流分量，进而控制滤波板输出无功和谐波电流。

所述串联滤波部分为三阶Butterworth低通滤波电路。

所述并联有源滤波部分还包括用于从电网取电的电源模块，该电源模块的输入端与电网连接，输出端与主控板连接。

所述电源模块的输入端与串联滤波部分的输出端连接。

所述滤波板包括软起回路、主继电器和滤波支路，所述滤波支路的一端与散热器连接，另一端分别与软起回路和主继电器，所述软起回路和主继电器还均与串联滤波部分的输出端连接，且所述主继电器与主控板连接。

所述主继电器和滤波支路之间设有电流互感器，该电流互感器与主控板连接。

所述滤波板和散热器之间设有滤波电感。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)主要由并联有源滤波部分和串联滤波部分组成，其中并联滤波部分主要用来补偿充电站桩所产生的无功及低次谐波电流，它以IGBT为主要元件构建电路，通过电压、电流互感器，检测出系统侧的无功、谐波电流分量和基波电流分量，发送命令到IGBT，输出反向无功和谐波电流，实现滤除无功和低次谐波的目的。

2)采用三阶Butterworth，振幅对角频率单调下降，并且也是唯一的无论阶数，考虑到装置实现的难易程度，并避免与外部其他元件产生谐振。本次设计采用三阶Butterworth低通滤波器。

3)配置了从电网取电的电源模块，无需搭载大体积的储能电池。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为串联滤波部分所采用的三阶Butterworth低通滤波电路图；

图3为Butterworth低通滤波器bode图；

图4为有源钳位三电平电路拓扑图；

图5为空间矢量图；