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台达有源无功补偿器在新能源汽车充电站的应用

北极星输配电网  来源:中达电通股份有限公司    2016/3/11 14:45:36  我要投稿  
所属频道: 电能质量  关键词:台达 充电站 电动汽车

北极星输配电网讯:据相关部门统计,2015年11月份,我国新能源汽车生产和消费分别同比增长2.7倍和2.9倍,发展相当迅速。大量新能源汽车快速、大规模普及,将对电网的正常运行产生一系列的影响,主要表现在电动汽车充电引起的电能质量问题。近期,台达对国内已投入运行的电动汽车充电站进行了现场电能质量测试,并对充电站的谐波、无功补偿、三相电压不平衡以及电压偏差等问题进行深入分析,提出采用台达有源无功补偿器SVG2000系列作为治理方案,并在充电站大量应用,取得了显著效果。

电动汽车充电站的主要负荷为充电机,充电站配电系统主要为充电机供电。目前在建的充电站大多是为公共汽车充电,而大功率纯电动汽车充电机的功率一般为30kW、60kW、120kW。大功率纯电动汽车充电机的一般工作原理图如图1所示,三相电网输入交流电,经过三相桥式不可控整流电路整流变成直流电,滤波后提供给高频DC-DC功率变换器,功率变换器经过直直变换输出需要的直流,再次滤波后为纯电动汽车动力蓄电池充电。

图1充电机原理图

从充电机原理图可以清晰看出,充电机是一种非线性设备,前级为不可控整流,产生的谐波主要是6k±1次谐波,典型工况下电流畸变率30%,这些可从台达对相关充电站的测试数据看出,如图2:

图2某充电站充电机谐波电流含量柱状图

如果谐波不加治理,将导致电网损耗增加、设备过热及寿命损失、控制和通信电路干扰等问题,同时会造成电压畸变、功率因数下降、影响电网中其它设备的正常运行等问题。

随着用户对电能质量的重视,部分充电机厂商也不断改善其产品并入电网后的电能质量。通过在充电机前端增加滤波回路,可以部分滤除充电机产生的谐波电流,进而改善电网电能质量。佛山某客户在充电站配电系统中配置了一台1250kVA的变压器,主要负载为带滤波回路的充电机。增设滤波回路的充电机虽然谐波有所下降,但由于充电机内部滤波回路LC导致充电机在上电后呈容性负荷,对配电系统倒送无功,功率因数从充电机待机到工作时在-0.03~-0.97之间波动,对系统造成过补偿,不仅导致能耗的巨大浪费,还面临着供电部门的罚款。同时传统的无功补偿FC只能补偿感性无功,对于容性无功倒送没有相应的解决办法。

通过对客户问题的分析,台达技术人员在配电系统中添加了台达有源无功补偿器SVG2000进行电能质量治理,使得配电系统系统功率因数始终保持在+0.95以上。下图是为充电站配置台达有源无功补偿器SVG2000系列的配电系统架构。

图3充电站配电系统图

图4台达有源无功补偿器SVG2000应用现场

项目成功实施以后,采用美国FLUKE公司专门的电能质量测试仪FLUKE435进行使用前后的对比测试:

ØSVG投入前后的实时数据对比

台达有源无功补偿器SVG2000系列在新能源汽车充电站的应用,再次证明台达有源无功补偿器SVG2000系列不仅能在快速变化负载的配电系统中高效应用,同时还可自动对配电系统的容性和感性无功功率进行识别并追踪补偿,从而提高变压器的利用率,降低配电系统的无功损耗、传输线路损耗、变压器的损耗等,实现节能减排,同时也忠实践行着台达“环保节能爱地球”的经营使命。

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