（宝鸡市水利水电规划勘测设计院 陕西宝鸡 721000）
摘要：随着国家对环境保护和能源节约的重视以及新能源政策的实施，电动汽车行业迎来了快速发展。充电基础设施的建设，是加快电动汽车推广的重要需要。业内对充电桩的认知存在不同的理解，有专家学者研究表明充电桩工作时会产生谐波电滹，对电网电能质量影响很大，需设置专用的滤波装置，对谐波进行治理。
关键词：充电桩；供配电设计；电能质量；谐波治理
引言
环境污染和能源短缺的问题已经成为当今世界普遍关注的问题，在经济建设的过程中，人们已经逐渐认识到了环境保护的重要性，开始梳理环保的意识。传统燃油汽车在使用的过程中，能源消耗比较大，并且带来了环境污染等问题，这与当前倡导的资源节约型和环境友好型社会的建设理念不相符合，发展也受到了一定的阻碍。电动汽车在近些年得到了快速的发展，它主要是以电力作为驱动系统，与传统的汽车相比，在环保、节能等方面优势显著。从当前的发展看，电动汽车的充电装置一般有直流充电、交流充电。直流充电的功率较大，相对来讲，充电时间比较短，但是其缺点也比较明显，体积大，需要专门充电站；交流充电桩采用的是单项供电，可利用车载充电机作为动力，功率相对较小，所花费的充电时间也比较久，因为体积比较小，其应用范围更为广泛。
1充电桩的类型
当前，电动汽车获取电能主要有三种方式:直流充电桩、交流充电桩、电池组更换。直流充电桩采用大功率方式给蓄电池组补充电能，所需充电时间短，但影响电池使用寿命;交流充电桩为车载充电机提供交流电源，经过车载充电机给动力电池组补充电能，所需充电时间长，充电过程对蓄电池基本无损伤;更换电池组即使用电池组快速更换设备将电动汽车的乏电电池组进行更换。无论是采用何种电能获取方式都必须经过整流环节，仅仅是整流环节存在于车载充电机、直流充电桩、地面充电机的位置不同而已，在本文的研究中，主要以直流充电桩为研究对象。充电桩的工作原理可以简化为:输入侧从380V三相交流电网获取电能，经过内部整流装置变换为直流电能，再由直流变换器变为电压和电流可调的直流电，最后滤波输出为动力电池组充电。
2充电桩谐波分析
电动汽车主要以电作为驱动力，在很大程度上降低了汽车的噪音，也减少了污染气体的排放，这都是电动汽车的优势，但是电动汽车在使用中，也逐渐暴露出一些问题。在交流充电桩广泛应用的过程中，车载充电机是新的谐波源，这种充电机产生的谐波会对电网的质量和稳定性产生一定的影响，谐波的存在，直接影响到电网的整体质量，还影响整个充电桩系统的准确性、稳定性。当前发展阶段，人们也开始认识到谐波存在的危害，但是对车载充电机谐波治理方面的研究还比较少，一些研究也尝试利用统计学等对电动汽车谐波的特性等加以研究，但是缺乏较多的充电机样本数据，还有的研究因整个体系的建构复杂，其效果不太显著。要想大范围推广电动汽车的使用，需要对交流充电桩的负荷产生的谐波电压、谐波电流等进行研究，力争减少其对电力系统的破坏，减少其对电能输送质量的影响。
3充电桩谐波的危害
电动汽车是以电能最为驱使动力，采用的大多都是燃料电池或者是充电电池，在一定程度上降低了汽车的噪音以及气体排放污染，因此具有节能环保的作用，电动汽车的能源范围比较广阔，包括有可再生能源、水力、火力的电力发送，这些都决定了电能的来源比较容易。想要大力的推广电动汽车的应用，就要引入充电桩的非线性负荷，但是充电桩会产生较大的谐波电压以及谐波电流，极大的破坏了电力系统的电能输送质量。
电动汽车的充电桩所引起的谐波危害可以通过理论进行研究。随着我国电力系统的发展预计不，使用较高精准度的电力控制器与新兴的电子科技技术，可以有效的促进电池的充电与蓄电技术。因此电动汽车的充电方法可以多种多样，比如可以采用恒流的电动车充电以及恒压的电动车充电等。因此普及与推广汽车成为现实，但是一些充电桩在使用的时候会产生加的谐波作用，一旦谐波电流冲入到电力系统中，就会导致整体电力系统的运行出现电流与电压的畸形变化，极大的影响到电力系统中其他电力设备的正运行与使用，充电桩所产生的谐波是一种比较严重后果的电力污染。充电桩所采用的充电设备在运行过程中会影响整个电力方面电能的质量。充电桩对电力的影响主要就是谐波的污染和电力系统功率下降。谐波的污染是不容小觑的，它会对电费的计算系统造成破坏，使得有些用户支出较高电费。充电桩谐波会对电子机器和设备造成损坏，谐波较高会导致设备控制时的失误，从而造成电子设备运行或生产的中断。谐波对变压箱温度升高，从而变压箱会发出严重噪音及振动。具体的谐波污染主要表现在以下几个方面：（1）充电桩所产生的谐波会极大的危害到公共的电网运行。一旦电动汽车所采用的充电设备产生的谐波过大，就会渗透到公共的电网运行中，导致公共电网所连接的医疗电力设备以及计算机设备等电力设备的安全稳定运行，严重时甚至会引起较大的安全事故发生。（2）电动汽车在充电时所产生的谐波污染会增大输电线路中的电流与电压，从而使线损耗比较严重。（3）谐波污染会导致正常电力设备的稳定运行，一旦设备运行的频率与谐波频率一直就会造成电力设备的损坏。（4）电力谐波还会对通电信号造成干扰与损害。（5）由于谐波的产生会导致输电线路出现电压与电流升高，线路发热损坏事故。（6）谐波还会导致功率、电压以及电流的测量表精度不准。谐波的污染被国际公认为当今世界对电力及电网系统最直接的破坏源，我们必须运用和采取有力的措施和手段对充电桩谐波进行限制和治理。
4充电桩供配电设计
民用建筑中，对于中断供电将在公共安全方面造成较大损失的充电设施，或对公共交通、社会秩序造成较大影响的充电设施，其供电负荷等级不低于二级负荷。该项目充电桩仅用于商业用途，不在此范围内，因此按三级负荷设计。该项目不具备单独设立充电桩专用变压器的条件，与其他用电负荷共用变压器，采用专用回路为充电桩供电。由于变压器低压侧至充电桩之间的配电级数不宜超过三级，并且遵循配电级数越少供电越可靠的原则，交流充电桩采用二级配电模式。考虑到直流充电桩输入功率的差异性，储能型直流充电桩采用二级配电模式，经由变压器低压侧母线通过干线电缆放射式至区域配电箱，再由区域配电箱供电至各充电桩。对于输入功率需求较大的非储能型充电桩，则由变压器低压侧母线直接供电。
结语
综上所述，电动汽车具有良好的发展前景，在长期的发展中，我们也要认识到电动汽车交流充电桩装置会产生谐波，对电压、电流和整个电路系统会产生很大的影响，包括电网系统的稳定性和安全性等，都受到谐波的威胁，当前，谐波的产生是制约整个电能汽车进一步发展和更广泛应用的瓶颈，而当前我国在这方面的研究还比较少。因此，在未来的发展中，要重视加强对电动汽车的研究，重视对谐波的研究，认识到其危害和特点，加强对充电谐波危害的治理。
参考文献
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