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摘要：当前，国家积极推行节能环保政策，在此背景下，电动汽车应运而生，同时，为电动汽车供能的充电站数量也逐渐增长。但充电站中所包含的整流环节中含有非线性电力电子器件，使用过程中会给电网注入大量谐波，影响其电能质量。因此，加强对充电站谐波进行抑制刻不容缓。
关键词：智能电网;电动汽车充电站;谐波抑制方法
引言
为了满足电动汽车电池充电或更换的需要，电网部门必须建设广泛、方便、快捷的电动汽车充电站。对电网而言，充电站的充电机是一个非线性负载，随着充电工作的进行，将给电网注入较大的谐波电流。谐波的出现会对电网的正常运行带来一系列的危害，所以解决充电站的谐波问题，对于电动汽车的推广有重大意义。
1电动汽车充电站
电动汽车充电站跟现代汽车加油站类似，都是给予动力的续航。电动汽车充电可分为：常规充电、快速充电、机械充电，便于携带式充电等充电方式，以上充电方式除了方便携带可以安装、存放在小区、住宅、其余的充电方式都需要设置一个电动汽车充电站。在此集中地点充电，可以高效的控制车主拎电池到家，杜绝乱拉乱接电线带来的安全隐患，集中管理车辆的秩序，充电装置在电池充满电后会自动结束充电，减少因充电过多电池爆炸，带来的安全隐患，延长电池的使用寿命。目前，我们国家正大力支持节能环保的电动汽车，所以电动汽车充电站也就相应的增多a。从而充电站谐波带来的影响也就成为了人们更加关注的焦点。
2谐波污染影响
电动汽车充电站所采用的设备，主要是由整流器以及直流变换器组成，主要是依靠电力电子装置的变换，来为电动汽车进行供电。但是这些电力电子装置本身属于非线性、冲击性的设备，大量接入到配电网当中，会严重影响配电网的正常运行，产生大量的谐波危害配电网的安全性。其主要危害体现在以下两个方面：
（1）电力危害：一方面会严重影响旋转电机等设备的运行，导致设备出现发热，导致设备的电气元件受损或者设备发生故障，降低了设备的耐久性;另外一方面谐波污染还会影响电能的计量，加剧了电能资源的损耗，导致电能计算的错误率升高，增加了充电支付费用。
（2）信号干扰：谐波污染会产生电磁干扰，影响通信系统以及传感器设备的正常运行，导致部分控制系统或者保护装置无法正常工作，严重危害配电网的安全稳定运行。
3智能电网中电动汽车充电站的谐波抑制方法
3.1无源滤波器的应用
无源滤波器一般是由无源器件电感、电容和电阻通过串联或并联组合而成，因其结构比较简单、价格便宜，还可以补偿一部分无功功率，无源滤波器在电力系统中仍然有着广泛的应用。无源滤波器的原理是针对特定次谐波的低阻特性，通过设计合适的参数将谐波电流接地以达到滤波效果。通过对电动汽车的谐波分析，发现其5次、7次諧波电流含量占比很大，而13次及以上的谐波电流含量己经相对较小，可以忽略其高次谐波的影响。因此对充电站谐波治理，可以利用无源滤波器中的5，7次单调谐滤波器进行谐波治理，单调谐滤波器的参数列于表1所示。
通过Simulink平台，搭建充电站中无源滤波器谐波治理模型如图1所示。
通过对比可以看出，无源滤波器接入系统后，充电站产生的谐波得到了一定的治理。但总的谐波含量仍然较高，达到了24.78070。由于充电站中各台充电机工作具有随机性，无源滤波器的动态补偿能力就会显得明显不足。因此，本文根据电动汽车充电站的谐波特性针对性的设计了混合有源滤波器来治理谐波的方法。
3.2有源滤波器的应用
有源滤波器（Active Power Filter，APF）是电动汽车充电站治理谐波的重要措施。然而，在不合理控制方式下，并联APF可能导致电动车充电站谐波电流被严重放大。APF对谐波进行抑制具有动态快速响应、效率高等优势，与LC无源滤波器相比，APF功能具有多样性，既可以补偿谐波，又可以补偿无功，可连续调节，并可对多个谐波源同时进行抑制或补偿，不易发生谐振。针对电动汽车充电站中存在的谐波问题，将APF用于其中，能够抑制充电机充电过程所引起的谐波对电网的安全稳定运行所带来的负面影响。APF接入系统包含串联型接入方式、并联型接入方式和混合型接入方式三种，使用最多的接入方式是并联型接入方式。并联方式APF和负荷接入电网，可当作电流源处理。APF接入充电站抑制谐波的连接原理图如图2所示，对电流进行检测的指令回路和对电流进行补偿的生成电路共同构成APF。对电流进行检测的指令回路主要负责提取负载电流中的谐波和无功成分。由于基波电流通常比谐波电流检测更为方便，故采用检测基波电流的方式来生成指令电流。电流补偿电路则根据制定的指令参考信号来控制各开关管的开关状态，生成相应的驱动脉冲，从而得到所需的电流。
将电流检测的指令回路计算的参考电流值和补偿电流值作差，送入到滞环比较控制器，经过滞环比较即可得到APF开关器件的脉冲信号，滞环控制的原理为：当参考电流值和补偿电流值之差超过一定范围，APF主电路中的开关器件便产生动作，使两者之差维持在滞环宽度内，即补偿电流值在开关信号的作用下可以维持在参考电流值的上下限范围内。在滞环控制策略中，环宽的设置尤为重要。环宽较大将会使开关器件的开关动作次数减小，产生较大误差;环宽较小使开关器件动作灵敏、频繁，增大开关损耗，因此需要选择合适的环宽以满足系统要求。在电动汽车充电站中接入APF进行谐波抑制的原理如下所示：电流检测的指令回路基于瞬时无功功率理论对充电机负载中的谐波成分进行检测，以得到参考补偿信号，输入到滞环控制器中进行检测计算，生成APF电路开关器件的脉冲控制方式，从而得出和充电机负载谐波含量大小相同、方向相反的补偿成分，使流向电网中的电流只含有基波成分，起到抑制谐波功能。
3.3混合有源滤波器的应用
混合有源滤波器是由有源滤波器（APF）和无源滤波器（PPF）并联组合而成，利用无源滤波器可以很好滤除特定次谐波、有源滤波器有着较好动态滤波的特点共同滤除充电站产生的谐波，其中无源滤波器还具有一定的无功补偿能力。电动汽车充电站工作时产生的5，7次谐波的占比很高，针对这一特性，设计了由5，7次两个单调谐滤波器组成的无源滤波部分。利用LC低通滤波器进行输出滤波器，能够很好的滤除高频毛刺的影响。有源滤波器和无源滤波器利用祸合变压器的变比可以合理的匹配器电压和电流，另外变压器还具有对有源滤波和无源滤波部分进行电气隔离的作用。因为滤波器中的滤波电感、电容会引起基波谐振，从而使基波电流都注入无源滤波器，这样有源滤波器就不受基波电流和电压的影响，相应的选择小容量的有源滤波器也可以达到很好的滤波效果，降低了滤波成本的同时又达到了抑制谐波的目的。
结语
综上，随着电动汽车的推广，对电动汽车充电站的需求也在不断增长，相关工作者必须重视对电动汽车电池充电特性以及相关充电设施的研究，深入分析电动汽车充电站对配电网所造成的影响，采取有效解决方案优化充电站的设计，降低其对配电网的影响，推动电动汽车行业的可持续发展。
参考文献
[1]唐晟，苑仁峰，林毓.电动汽车充电站对电网的影响研究[J].低压电器，2013（20）：49-51.
[2]张帝，姜久春，杨玉青，等.规模充电设施接入对配电网的影响及应对措施[J].北京交通大学学报，2013，37（2）：68-73.
[3]郭明杰，熊希聪.电动汽车充电对配电网负荷及配变的影响分析[J].低碳世界，2014（16）.
关键词：智能电网;电动汽车充电站;谐波抑制方法
引言
为了满足电动汽车电池充电或更换的需要，电网部门必须建设广泛、方便、快捷的电动汽车充电站。对电网而言，充电站的充电机是一个非线性负载，随着充电工作的进行，将给电网注入较大的谐波电流。谐波的出现会对电网的正常运行带来一系列的危害，所以解决充电站的谐波问题，对于电动汽车的推广有重大意义。
1电动汽车充电站
电动汽车充电站跟现代汽车加油站类似，都是给予动力的续航。电动汽车充电可分为：常规充电、快速充电、机械充电，便于携带式充电等充电方式，以上充电方式除了方便携带可以安装、存放在小区、住宅、其余的充电方式都需要设置一个电动汽车充电站。在此集中地点充电，可以高效的控制车主拎电池到家，杜绝乱拉乱接电线带来的安全隐患，集中管理车辆的秩序，充电装置在电池充满电后会自动结束充电，减少因充电过多电池爆炸，带来的安全隐患，延长电池的使用寿命。目前，我们国家正大力支持节能环保的电动汽车，所以电动汽车充电站也就相应的增多a。从而充电站谐波带来的影响也就成为了人们更加关注的焦点。
2谐波污染影响
电动汽车充电站所采用的设备，主要是由整流器以及直流变换器组成，主要是依靠电力电子装置的变换，来为电动汽车进行供电。但是这些电力电子装置本身属于非线性、冲击性的设备，大量接入到配电网当中，会严重影响配电网的正常运行，产生大量的谐波危害配电网的安全性。其主要危害体现在以下两个方面：
（1）电力危害：一方面会严重影响旋转电机等设备的运行，导致设备出现发热，导致设备的电气元件受损或者设备发生故障，降低了设备的耐久性;另外一方面谐波污染还会影响电能的计量，加剧了电能资源的损耗，导致电能计算的错误率升高，增加了充电支付费用。
（2）信号干扰：谐波污染会产生电磁干扰，影响通信系统以及传感器设备的正常运行，导致部分控制系统或者保护装置无法正常工作，严重危害配电网的安全稳定运行。
3智能电网中电动汽车充电站的谐波抑制方法
3.1无源滤波器的应用
无源滤波器一般是由无源器件电感、电容和电阻通过串联或并联组合而成，因其结构比较简单、价格便宜，还可以补偿一部分无功功率，无源滤波器在电力系统中仍然有着广泛的应用。无源滤波器的原理是针对特定次谐波的低阻特性，通过设计合适的参数将谐波电流接地以达到滤波效果。通过对电动汽车的谐波分析，发现其5次、7次諧波电流含量占比很大，而13次及以上的谐波电流含量己经相对较小，可以忽略其高次谐波的影响。因此对充电站谐波治理，可以利用无源滤波器中的5，7次单调谐滤波器进行谐波治理，单调谐滤波器的参数列于表1所示。
通过Simulink平台，搭建充电站中无源滤波器谐波治理模型如图1所示。
通过对比可以看出，无源滤波器接入系统后，充电站产生的谐波得到了一定的治理。但总的谐波含量仍然较高，达到了24.78070。由于充电站中各台充电机工作具有随机性，无源滤波器的动态补偿能力就会显得明显不足。因此，本文根据电动汽车充电站的谐波特性针对性的设计了混合有源滤波器来治理谐波的方法。
3.2有源滤波器的应用
有源滤波器（Active Power Filter，APF）是电动汽车充电站治理谐波的重要措施。然而，在不合理控制方式下，并联APF可能导致电动车充电站谐波电流被严重放大。APF对谐波进行抑制具有动态快速响应、效率高等优势，与LC无源滤波器相比，APF功能具有多样性，既可以补偿谐波，又可以补偿无功，可连续调节，并可对多个谐波源同时进行抑制或补偿，不易发生谐振。针对电动汽车充电站中存在的谐波问题，将APF用于其中，能够抑制充电机充电过程所引起的谐波对电网的安全稳定运行所带来的负面影响。APF接入系统包含串联型接入方式、并联型接入方式和混合型接入方式三种，使用最多的接入方式是并联型接入方式。并联方式APF和负荷接入电网，可当作电流源处理。APF接入充电站抑制谐波的连接原理图如图2所示，对电流进行检测的指令回路和对电流进行补偿的生成电路共同构成APF。对电流进行检测的指令回路主要负责提取负载电流中的谐波和无功成分。由于基波电流通常比谐波电流检测更为方便，故采用检测基波电流的方式来生成指令电流。电流补偿电路则根据制定的指令参考信号来控制各开关管的开关状态，生成相应的驱动脉冲，从而得到所需的电流。
将电流检测的指令回路计算的参考电流值和补偿电流值作差，送入到滞环比较控制器，经过滞环比较即可得到APF开关器件的脉冲信号，滞环控制的原理为：当参考电流值和补偿电流值之差超过一定范围，APF主电路中的开关器件便产生动作，使两者之差维持在滞环宽度内，即补偿电流值在开关信号的作用下可以维持在参考电流值的上下限范围内。在滞环控制策略中，环宽的设置尤为重要。环宽较大将会使开关器件的开关动作次数减小，产生较大误差;环宽较小使开关器件动作灵敏、频繁，增大开关损耗，因此需要选择合适的环宽以满足系统要求。在电动汽车充电站中接入APF进行谐波抑制的原理如下所示：电流检测的指令回路基于瞬时无功功率理论对充电机负载中的谐波成分进行检测，以得到参考补偿信号，输入到滞环控制器中进行检测计算，生成APF电路开关器件的脉冲控制方式，从而得出和充电机负载谐波含量大小相同、方向相反的补偿成分，使流向电网中的电流只含有基波成分，起到抑制谐波功能。
3.3混合有源滤波器的应用
混合有源滤波器是由有源滤波器（APF）和无源滤波器（PPF）并联组合而成，利用无源滤波器可以很好滤除特定次谐波、有源滤波器有着较好动态滤波的特点共同滤除充电站产生的谐波，其中无源滤波器还具有一定的无功补偿能力。电动汽车充电站工作时产生的5，7次谐波的占比很高，针对这一特性，设计了由5，7次两个单调谐滤波器组成的无源滤波部分。利用LC低通滤波器进行输出滤波器，能够很好的滤除高频毛刺的影响。有源滤波器和无源滤波器利用祸合变压器的变比可以合理的匹配器电压和电流，另外变压器还具有对有源滤波和无源滤波部分进行电气隔离的作用。因为滤波器中的滤波电感、电容会引起基波谐振，从而使基波电流都注入无源滤波器，这样有源滤波器就不受基波电流和电压的影响，相应的选择小容量的有源滤波器也可以达到很好的滤波效果，降低了滤波成本的同时又达到了抑制谐波的目的。
结语
综上，随着电动汽车的推广，对电动汽车充电站的需求也在不断增长，相关工作者必须重视对电动汽车电池充电特性以及相关充电设施的研究，深入分析电动汽车充电站对配电网所造成的影响，采取有效解决方案优化充电站的设计，降低其对配电网的影响，推动电动汽车行业的可持续发展。
参考文献
[1]唐晟，苑仁峰，林毓.电动汽车充电站对电网的影响研究[J].低压电器，2013（20）：49-51.
[2]张帝，姜久春，杨玉青，等.规模充电设施接入对配电网的影响及应对措施[J].北京交通大学学报，2013，37（2）：68-73.
[3]郭明杰，熊希聪.电动汽车充电对配电网负荷及配变的影响分析[J].低碳世界，2014（16）.