充电桩谐波对配电变压器能耗影响

摘要

电动汽车充电桩的接入会给配电网乃至整个电力系统带来诸如电压偏移与闪变、三相负荷不平衡、谐波等问题，在这些电能质量问题中以谐波干扰较为严重，会直接影响配电网的安全稳定运行。诸如会引起额外的损耗，设备使用寿命明显缩短等不良影响。且配电变压器是整个网络中很重要的电力设备，在整个电网中有着很大的影响，所以需对充电站引起的谐波问题及在谐波环境下配电变压器的能耗进行研究。主要研究内容如下： （1）简要分析现阶段市场中电动汽车的分类与充电方式，然后分析充电桩的分类及其谐波特性，充电站的不断渗入给配电网带来的谐波问题以及谐波的危害。重点研究三相不可控整流充电机的工作原理、搭建充电站仿真模型、电动汽车等效模型，为后期搭建简单配电网模型做基础。 （2）搭建具有充电桩的简易配电网的仿真模型，得到充电桩在轻载与重载两种不同工况下配电变压器的二次侧电压、电流波形。针对不同工况下的波形图所对应的谐波电压与谐波电流之间的微分方程，将其时域非线性微分方程转化为频域线性矩阵，进而得出谐波耦合导纳矩阵。随后进一步分析谐波耦合导纳矩阵中重要的参数诸如导通角与截止角等的计算。 （3）对于谐波的危害这块内容本文不做深入分析，同时也浅析在配变附加损耗计算方法方面，现阶段国内外的研究现状。着重研究改进参数法在配电变压器损耗计算方面的计算原理，并采用改进参数法计算谐波环境下配电变压器的损耗。 （4）仿真验证谐波耦合导纳矩阵的正确性与其应用于配变损耗计算时，公式的准确性。具体方法为：获取充电站在不同运行工况下配变二次侧电压波形与电流波形图。对电压的波形进行 FFT 分析，依次得出波形中的各次谐波电压值，用于计算各次谐波电流。以模块库中的各次谐波电流测量元件的测量值做为真实值，校验谐波耦合导纳矩阵的准确性；以搭建模型中配变高低压侧的有功功率之差作为真实值，验证由谐波耦合导纳矩阵计算所得的谐波电流值应用于配变损耗值时相较于恒流源法，精确度有一定的提高，验证了本文所说的方法的正确性。

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