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[电磁兼容]第四十八节电动汽车带来的谐波问题及其解决方法 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2023-07-05

关键词：电动汽车谐波滤波器

电动汽车成为新一代汽车的发展趋势。根据电磁兼容的理论，可以预见，大量使用的充电装置，如果不采用妥善的电磁兼容设计，必然会导致严重的电磁兼容问题。
　　充电装置是很强的电磁干扰源，它产生的电磁干扰可以分为三个方面：
　　1) 整流电路导致的谐波电流;
　　2) 直流稳压电路(开关电源)中的高速脉冲电路产生的射频电流;
　　3) 伴随着射频电流的电磁辐射。
　　谐波电流是充电装置的主要副产品，任何电流变换器工作时都产生严重的谐波。充电装置发射谐波电流，最直接的危害就是导致电压畸变。畸变的电压会导致其它用电设备工作异常。这就是电磁兼容问题，也就是，充电装置对其它电子设备产生了干扰，电压畸变越大，对同一个电网上的电子设备影响越严重。影响电压畸变的因素如下：
　　1) 充电装置发射的谐波电流越大，产生的谐波电压越大，也就是电压畸变越大;
　　2) 配电系统的容量越小，对应着电网的阻抗越高，同样的谐波电流产生的谐波电压越大，也就是电压畸变越大;
　　3) 距离变压器越远，线路的阻抗越大，同样的谐波电流产生的谐波电压越大，也就是电压畸变越大;
　　由于很多充电装置安装在普通的商业区、居民区，因此变压器的容量较小，距离变压器的距离较远，因此，与工业场合相比，谐波电流发射会导致更严重的谐波电压。这些谐波电压会导致电网上的信息设备、电子设备、家用电器等工作异常。
　　对于分布在居民区中的单相供电的充电装置，3次谐波的问题需要引起特别的关注。根据对整流电路的谐波电流分析可知，单相整流电路产生的谐波成分中包含3次谐波。
　　三次谐波电流之所以危害很大，是因为三次谐波电流在中线上叠加，会导致中线电流过大，造成火灾隐患。图1是三次谐波导致零线过热的情况。实际上，20年前，在欧美发达国家，由于电脑的数量急剧增加，很多火灾是中线过热导致的。现在，欧美国家对电子设备的三次谐波电流进行了严格限制，并在工程中特别关注，零线过热的现象已经很少见到。

　　图1 三次谐波电流导致零线过热

　　零线上的电流过大之所以危害极大，是因为零线上没有保护装置。配电线路的保护装置一般安装在相线上，因此，相线上一旦出现过大的电流，保护装置会动作，避免线路过热。而零线上没有保护装置，电流过大时，只能任其过热。
　　对于充电装置而言，在电源的输入端安装谐波滤波器是控制谐波电流最有效的方法。也就是，将谐波滤波器与充电装置一起作为一套设备，限制它的谐波电流发射，将谐波电流发射限制在一定的幅度之下。