馮景峰

廣州市高級(jí)技工學(xué)校 廣東省廣州市 510000

環(huán)境污染和能源短缺的問題已經(jīng)成為當(dāng)今世界普遍關(guān)注的問題，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過程中，人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到了環(huán)境保護(hù)的重要性，開始梳理環(huán)保的意識(shí)。傳統(tǒng)燃油汽車在使用的過程中，能源消耗比較大，并且?guī)砹谁h(huán)境污染等問題，這與當(dāng)前倡導(dǎo)的資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)理念不相符合，發(fā)展也受到了一定的阻礙。電動(dòng)汽車在近些年得到了快速的發(fā)展，它主要是以電力作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的汽車相比，在環(huán)保、節(jié)能等方面優(yōu)勢(shì)顯著。從當(dāng)前的發(fā)展看，電動(dòng)汽車的充電裝置一般有直流充電、交流充電。直流充電的功率較大，相對(duì)來講，充電時(shí)間比較短，但是其缺點(diǎn)也比較明顯，體積大，需要專門充電站；交流充電樁采用的是單項(xiàng)供電，可利用車載充電機(jī)作為動(dòng)力，功率相對(duì)較小，所花費(fèi)的充電時(shí)間也比較久，因?yàn)轶w積比較小，其應(yīng)用范圍更為廣泛。

1 充電樁諧波分析

電動(dòng)汽車主要以電作為驅(qū)動(dòng)力，在很大程度上降低了汽車的噪音，也減少了污染氣體的排放，這都是電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)，但是電動(dòng)汽車在使用中，也逐漸暴露出一些問題。在交流充電樁廣泛應(yīng)用的過程中，車載充電機(jī)是新的諧波源，這種充電機(jī)產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，諧波的存在，直接影響到電網(wǎng)的整體質(zhì)量，還影響整個(gè)充電樁系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。

當(dāng)前發(fā)展階段，人們也開始認(rèn)識(shí)到諧波存在的危害，但是對(duì)車載充電機(jī)諧波治理方面的研究還比較少，一些研究也嘗試?yán)媒y(tǒng)計(jì)學(xué)等對(duì)電動(dòng)汽車諧波的特性等加以研究，但是缺乏較多的充電機(jī)樣本數(shù)據(jù)，還有的研究因整個(gè)體系的建構(gòu)復(fù)雜，其效果不太顯著。

要想大范圍推廣電動(dòng)汽車的使用，需要對(duì)交流充電樁的負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電壓、諧波電流等進(jìn)行研究，力爭(zhēng)減少其對(duì)電力系統(tǒng)的破壞，減少其對(duì)電能輸送質(zhì)量的影響。

2 電動(dòng)汽車交流充電樁諧波的危害分析

交流充電樁諧波的產(chǎn)生，也是一種比較嚴(yán)重的電力污染，充電設(shè)備在運(yùn)行的 過程中，會(huì)影響電力方面的質(zhì)量，也會(huì)使得電力系統(tǒng)的整體功率下降，因此，諧波的污染也不能被忽視，長(zhǎng)期下去，會(huì)破壞電費(fèi)的計(jì)算系統(tǒng)，導(dǎo)致部分用戶的電費(fèi)支出增加，同時(shí)，還會(huì)對(duì)電子機(jī)器造成破壞，甚至造成電子設(shè)備的中斷等，具體來講，諧波產(chǎn)生的影響有以下幾個(gè)方面。

其一，影響公共電網(wǎng)的運(yùn)行。電工汽車充電設(shè)備弱產(chǎn)生較大的諧波，不僅會(huì)影響到當(dāng)前的線路系統(tǒng)，甚至還會(huì)滲透到公共電網(wǎng)的運(yùn)行系統(tǒng)中，最終影響到電網(wǎng)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)設(shè)備、醫(yī)療電力等設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，甚至引發(fā)電力安全事故。

其二，在無形中增加了輸電線路中的電路和電壓，尤其是諧波污染較嚴(yán)重時(shí)，線路損耗的電能就越多，影響到整個(gè)電路的整體質(zhì)量；與此同時(shí)，還會(huì)對(duì)通電信號(hào)等造成干擾，影響到人們的正常使用。

其三，諧波污染，還會(huì)影響到電壓、功率、電流測(cè)量的精確度，這對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)的運(yùn)作和后期的管理都帶來了不必要的麻煩。

其四，對(duì)設(shè)備的影響。諧波的產(chǎn)生，造成對(duì)變壓器的損壞，電流引起銅質(zhì)的損耗，引起變壓器的發(fā)熱，并增加其噪聲，而這一系列的影響，會(huì)影響到電容器的整個(gè)使用壽命，對(duì)控制系統(tǒng)的影響，會(huì)引起電壓判斷失誤，整個(gè)控制系統(tǒng)失控現(xiàn)象的產(chǎn)生。

當(dāng)前發(fā)展階段，電動(dòng)汽車發(fā)展前景廣闊，但是諧波污染的問題也成為世界人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，諧波污染已經(jīng)被公認(rèn)為電網(wǎng)系統(tǒng)中最主要的破壞源。要保證電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)電動(dòng)汽車的進(jìn)一步普及和更大范圍的使用，需要采取相應(yīng)的措施，對(duì)電動(dòng)汽車交流充電樁諧波加以控制和研究，減少諧波污染。

3 電動(dòng)汽車交流充電樁諧波抑制措施分析

交流充電樁，主要是被固定在某一個(gè)地方，如停車場(chǎng)、商場(chǎng)等公共區(qū)域的供電設(shè)備，主要作用是給有車載充電設(shè)備的電動(dòng)汽車，提供充電的接口，其功率一般≤7kWA，因?yàn)槠浔容^固定，體積小，在使用中比較方便，深受人們的喜愛。但是充電樁諧波的存在，其危害也不容小覷。在使用中需要采取措施加以控制。

交流充電樁使用的過程中，電源線是諧波導(dǎo)入設(shè)備的重要途徑，諧波干擾也是從電網(wǎng)電源線中進(jìn)入到電子設(shè)備中，最終給電子設(shè)備的正常運(yùn)行造成干擾，反之，電子設(shè)備受到影響和干擾，又會(huì)從電源線傳入電網(wǎng)中，影響電網(wǎng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

從上面的分析可以看出，要控制諧波的產(chǎn)生，需要對(duì)電源和電源線進(jìn)行處理，需要在電源的進(jìn)線口安裝ENI（電磁干擾）低通濾波電路設(shè)備。該設(shè)備的主要作用是阻礙一些高頻率的信號(hào)，抑制高頻率的交流電對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備造成干擾，從而保證整個(gè)線路的安全性和穩(wěn)定性不受干擾。

其具體的操作為，在正常的信號(hào)或電流通過電源線時(shí)，設(shè)備會(huì)是允許的狀態(tài)，但是其他的電流和信號(hào)通過時(shí)，則會(huì)被阻斷，這樣非正常頻率的電流，無法進(jìn)入到設(shè)備。低通濾波電路中，我們將能正產(chǎn)通過電流的頻率范圍稱作通帶，而受到通行阻礙的電流頻率范圍，則稱之為阻帶，介于二者之間的頻率叫做截止頻率，正常的濾波電路，一般在通帶中，電壓是正常的數(shù)值。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，當(dāng)前高頻率的開關(guān)電源，因其本身具有的優(yōu)點(diǎn)，如功能強(qiáng)、體積小、質(zhì)量高、功效強(qiáng)等，在電網(wǎng)、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用較多，交流電網(wǎng)中，也使用了開關(guān)電源的地方，除了功率降低的幅度比較大，也增加了諧波的強(qiáng)度，而高頻率的電源開關(guān)操作，同樣也會(huì)產(chǎn)生EMI干擾。

減少這些干擾的方法也比較多，如通常采用的鋪設(shè)地線，合理地鋪設(shè)地線，其形狀一般為五角星，這樣能有效避免環(huán)形或交叉的地線，從而最大程度地減小干擾；其次，在電路的設(shè)計(jì)中，科學(xué)地運(yùn)用緩沖路線，利用EMI低通濾波電路設(shè)備，對(duì)高頻率的開關(guān)電源操作給電網(wǎng)帶來了的干擾進(jìn)行削弱，減少其噪聲干擾。

諧波干擾一般可分為共模干擾和差模干擾兩類。

首先，共模干擾的來源?？紤]到電網(wǎng)導(dǎo)線在電能輸送的過程中，會(huì)受到多種外界因素的影響，如電磁環(huán)境，電磁環(huán)境主要是會(huì)給周圍的空間環(huán)境造成輻射，火線、中線及地線能感應(yīng)的信號(hào)，地線一般是與大地練級(jí)的，這三條線之間存在共模干擾。

其次，差模干擾的來源。在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中，存在很多不同的設(shè)備，同用一條輸電線路，這樣當(dāng)其中某一個(gè)電路設(shè)備在進(jìn)行切換操作過程中，形成相等或者相反的信號(hào)幅值，這樣也就形成了差模干擾。這種干擾模式的來源與共模干擾剛好是相反的。

EMI濾波器實(shí)質(zhì)上是選頻電路，在電動(dòng)汽車交流充電樁設(shè)備中使用這種裝置，對(duì)整體的電壓諧波及電流產(chǎn)生的畸變等都有很好的抑制作用，所產(chǎn)恒的諧波影響均在國(guó)家規(guī)定的范圍內(nèi)，說明這種裝置對(duì)抑制諧波的作用比較明顯。

從實(shí)際的情況來看，很多電動(dòng)汽車交流充電裝置多在商業(yè)區(qū)或居民區(qū)，距離變壓器的距離比較遠(yuǎn)，變壓器的容量也比較小，這些地區(qū)與工業(yè)場(chǎng)地相比，諧波電流的產(chǎn)生，最終會(huì)因前期諧波電壓等，這些都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備、家用電器等正常運(yùn)作產(chǎn)生影響，因此，諧波的問題必須加以重視，研究有效抑制諧波的方法。

4 結(jié)語

綜上所述，電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的汽車相比，在環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在全球都普遍關(guān)注環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的今天，電動(dòng)汽車具有良好的發(fā)展前景，在長(zhǎng)期的發(fā)展中，我們也要認(rèn)識(shí)到電動(dòng)汽車交流充電樁裝置會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)電壓、電流和整個(gè)電路系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，包括電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性等，都受到諧波的威脅，當(dāng)前，諧波的產(chǎn)生是制約整個(gè)電能汽車進(jìn)一步發(fā)展和更廣泛應(yīng)用的瓶頸，而當(dāng)前我國(guó)在這方面的研究還比較少。因此，在未來的發(fā)展中，要重視加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車的研究，重視對(duì)諧波的研究，認(rèn)識(shí)到其危害和特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)充電諧波危害的治理。