电动汽车充电机计量合理性分析

电动汽车充电机计量合理性分析

张晓明

（广东电网有限责任公司佛山供电局广东佛山528000）

摘要：近年来电动汽车在我国得到了长足的发展，而电动汽车充电机的安装也为电力系统带来了新的问题。由于其运行过程中存在谐波等问题，电动汽车充电机电能计量问题是制约电动汽车发展的一大问题。本文分析了电动汽车充电机计量中存在的诸多问题，模拟了不同工况下电动汽车充电机的计量状态，从而分析了电动汽车充电机电能计量的合理性问题。

关键字：电动汽车充电机电能计量。

0.绪论

我国目前主要采用全电能计量的标准，在基波情况下能够准确反映出用户的用电情况。但是当电网中存在谐波功率时，这种计量方式就显现出不合理性。它使得非线性负荷发出谐波污染电网却少交电费，而线性负荷受到污染吸收谐波反而多交电费。同时这种现象也不利于供电部门查找谐波源，治理谐波。因此有必要研究充电机充电时谐波功率是否影响到电能计量的合理性。

1.电动汽车充电机分类

电动汽车充电机主要分为3种：不控整流加斩波器，不控整流加DC/DC变换器（含高频变压器），PWM整流加DC/DC变换器（含高频变压器）。

（1）不控整流+斩波器

第一类充电机由工频变压器、不控整流和斩波器组成，特点是直流侧电压纹波小、动态性能好、工频隔离、体积大、电网侧电流谐波大和变换效率低。属于早期产品，基本已被淘汰。

（2）不控整流+DC/DC变换器

这一类电动汽车充电站利用不控整流环节和滤波设备，实现交流转直流的作用，完成了对电动汽车蓄电池的直流充电。这一类充电设备有电压稳定，动态性能好等特点，相比之前的第一类充电设备，已经有了长足进步。但是，滤波设备无法实现对不控整流设备输出的完全滤波，导致输出电压谐波畸变率依旧很高，电网侧谐波总量可达30%，THD可达25%左右，奇次谐波无法满足国标要求。

（3）PWM整流+DC/DC变换器

相比于不控整流设施，这一类电动汽车充电站采用了PWM控制法对直流进行整流。PWM控制能够有效的降低输出电压的谐波畸变率，使之符合国标要求。但是，这一类控制器一般价格昂贵，且调试困难，增加了使用和运维的成本，目前推广率不高。

现阶段，国内使用的电动汽车充电机一般以第二类控制方式为主，即不控整流加LC滤波、DC/DC控制器组成的充电机。在我国推广电动汽车的城市，如北京，深圳等，大多采用的是这类充电设备。

2.不控整理充电机电能计量研究

充电机发出的各次谐波功率及其占总充电功率的百分比绝对值随输电线路短路容量的减小（阻抗的增加）而呈增大趋势。其次，各次谐波功率的绝对值非常小。

根据上一节的仿真结果，在充电功率不变的情况下，充电机产生的谐波功率是随线路阻抗的大小而变化的，再观察期电压和电流谐波随线路阻抗变化的趋势，如图3-8和19所示。

3.电动汽车充电机计量分析

从图3-8和19发现，谐波电流含有率大小在充电功率不变的情况下，基本不随线路阻抗的变化而变化，谐波电压含有率却随着线路阻抗的增大而上升。针对上面的现象，我们可以用谐波源的电流源简化模型解释。将充电机三相不控整流充电机用等效电流源代替，变压器使用降压等值模型，输电线路阻抗采用串联等值模型。设电力系统为标准交流电源，不含谐波电压。得到各次谐波下充电机的等值模型如图0所示。

总体而言，从计量合理性方面，因为充电机谐波功率很小的原因，对合理性的影响有限。

4总结

本文根据不控整理充电机的仿真运行结果，对电动汽车充电机工作中电能计量问题进行了研究。研究结果表明，在现有的控制方式下，电动汽车充电机工作过程中，谐波对电能计量的影响不大，但是未来电动汽车充电机发展的过程中，需要注意电能计量合理性的问题，防止因电能计量不准而影响电动汽车的发展。

参考文献：

[1]王云燕.电动汽车充电站管理系统[J].微机发展.2005，15（11）：57-59

[2]吴智强.基于嵌入式实时操做管理系统的电动汽车充电站网络监控系统的研究[J].北京交通大学.2007

[3]王建.电动汽车充电站信息管理系统[J].微计算机信息.2006，22（5）：16-17

[4]王斌，张维戈等.电动车充电站充电机监控系统设计方案[J].计算机与网络.2008

[5]LetendreSteven，WKempton.TheV2GConcept：ANewModelforPowerPublicUtilitiesFortnightly[J]，2002，140（4）：16-26

[6]KemptonW，JTomic.VehicletoGridImplementation：fromstabilizingthegridtosupportinglarge-scalerenewableenergy.[J].PowerSources，2005，144（1）：280-294