一种基于有源滤波功能的交流充电桩的设计

程帅 张春花

摘要：在生产生活中总会产生各种各样的污染，环境污染和能源紧缺问题更是被当下大众所热议。因此节能减排这一类的交通工具就更是被大众接受和偏爱。电动车深受大众喜爱。但现有的充电装置在满足电机充电的同时，对于电网也是产生了一些负面影响。针对类似问题所带来的不利影响，解决充电过程中的这些负面显得至关重要。本发明针对这一问题，利用指令电流对补偿电流进行预估，通过直流侧稳压控制，最后通过MATLAB平台测试。

关键词：交流充电桩;有源滤波系统;无功电流;MATLAB

1.绪论

目前，环境污染和能源紧缺问题引发越来越多的大众关注，因此世界各地都在积极响应节能减排的号召。电动汽车作为很重要的交通工具之一，在近些年更是由于其方便快捷，环保，清洁，节能深得大众喜爱。因此，对于电动汽车的能源供给装置我们也就有了多样的考核标准，现在主要存在的充电装置有直流充电桩和交流充电桩两种。充电桩的选择应结合具体的电动车特征进行选择。

2.总体布局

含有有源滤波系统功能的交流充电桩，相异于一般的电动车充电桩，确切地来说是具有更多的优点。主要在于它考虑了对车载充电器进行有效的谐波处理。在该实验中对指令电流的计算，直流侧的稳压控制，以及电流追蹤控制都有做详细的方案说明。由于该系统为了实现精准补偿，因此良好的追踪能力也是必不可少的一部分（即稳态误差趋于零）。该基于有源滤波功能的交流充电桩能够对电网中的多余的谐波电流和无功电流进行降低甚至消除，从而保护电网。且为确保电流跟踪的实时性与速度，直流侧电压与电容值的稳定也是必须确保的一个因素

2.1结构框架

通过对指令电流进行计算（指令电流指根据滤波算法，计算负载电流中的谐波分量并使用计算结果作为当前电流跟踪控制的输入），在该设计中，能否实时检测出车载充电机工作时产生的谐波电流决定着有源滤波装置对于谐波的抑制作用。然后再进行直流稳压控制以及电流追空控制从而精确补偿。通过最后的波形图得到结论：通过设计的补偿，谐波和电流畸变率都明显降低。如图2-1所示：

2.2交流充电桩有源滤波系统设计

2.2.1 指令电流计算和直流侧稳压控制

指令电流计算是指根据滤波算法计算负载电流中的谐波分量，并使用计算结果作为当前电流跟踪控制的输入。在交流充电桩有源滤波系统中，能否实时检测出车载充电机工作时产生的谐波电流决定着有源滤波装置对于谐波的抑制作用[1]。

在有源滤波系统工作时，功率器件的开通或关断及温度变化都会造成能量的损耗，这将导致储能电容电压值下降，为确保电流跟踪的速度与实时性，需要保持直流侧电容电压值的稳定。[2]

参考文献：

[1]王立峰，郑建勇，梅军，有源滤波装置直流侧电压瞬时能量平衡建模[J].电工技术学报，2012，27（2）：230-234.

[2]常鹏飞，曾激伦，王形三相四线制有源电力滤波器直流侧电压控制方法[J].电力系统自动化，2005，29（8）：75-78