法拉德有源滤波器在充电站/电池厂中的应用

1、充电站谐波分析

电动汽车充电机是种非线性设备, 工作时谐波电流很高, 一个大型的充电站通常有很多这样的充电机。大量的充电机对公用电网是一种污染，会严重降低电网的电能质量，严重时还会造成电网的瘫痪。

电动汽车充电机工作原理主要有三种：不控整流+斩波器；不控整流+DC/DC变换器（ 有高频变压器)；PWM 整流+ DC/DC变换器（有高频变压器）。

“不控整流+DC／DC变换器(有高频变压器)”也是当前比较常用的充电设备，其构成主要有工频变压器、三相不控整流和高频变压器隔离DC／DC变换器，内部原理框图如下所示。

三相桥式不可控整流电路对三相交流电进行整流，滤波后，高频DC／DC功率变换器电路提供直流输入，随之由功率变换器电路的输出。最终经过输出滤波电路后，为动力蓄电池充电。不控整流+DC／DC变换器充电设备的特点是体积小、动态性能良好、直流侧电压纹波小、电网侧电流变化效率低、高频隔离、和谐波较大(30％左右)等。下图所示为“不控整流+DC／DC变换器”充电设备的电压电流波形。

与“不控整流+斩波器”相比，谐波电流得到了明显的减少。但该设备的谐波电流总畸变率仍高达26．5％，低次奇次谐波电流仍然较大，特别是5、7、11、13次谐波较为明显。

2、典型案例介绍——山东圣阳电池

山东圣阳电池厂1#变压器所带负载主要为6脉冲整流充电机，电压谐波高达9.9%，电流谐波70.4%，最高达130.4%，为了消除谐波带来的危害，安装了1套FLD-EAR3L-0.4/200A有源滤波器，滤波效果如下：

1）相电压波形前后对比图

滤波前相电压有效值和波形           滤波后相电压有效值和波形

    2）相电压谐波含量前后对比图

滤波前相电压谐波含量                         滤波后相电压谐波含量 

3）相电流波形前后对比图

滤波前相电流有效值和波形                       滤波后相电流有效值和波形

4）相电流谐波含量前后对比图

滤波前相电流谐波含量              滤波后相电流谐波含量

滤波前后测试结果分析：

1）电压谐波由滤波前的9.9%降为2.6%，电流谐波由滤波前的74.6%降为11.9%。

2）滤波后电流波形仍产生一定的畸变，主要是用户考虑成本，将法拉德推荐的治理方案容量减小，从而导致滤波器容量不够。从测试情况来看，法拉德有源滤波器在容量不够的情况下仍能有效滤波，且该有源滤波器稳定运行已长达4年之多，法拉德有源滤波器具有自动抑制过载的能力，显示了比无源滤波器更好的适应现场的能力。

                                           法拉德电气（北京）有限公司

                                                    技术部