电动汽车电网接入端充电桩电气模块电磁抗干扰设计

2017-3-8 11:28| 编辑:电工学习网| 查看: 7195| 评论: 0

通用电气设备在设过程中需要满足一定的电磁兼容标准，本文对电动汽车电网接入端进行了电磁抗干扰设计，并对设计的电气模块部分进行硬件优化。
1.通用电子设备电磁兼客标准
以前，大部分电磁干扰源局限于电动机和开关装置。但随着电力半导体和电力电子系统的迅速扩展，电网上的干扰水平从频率到强度都有了很明显的增长。将电力波动和扰动控制在电力设备可以承受的范围内，最大程度的减少对电力设备和用户负载的干扰。
一般的电网电磁干扰标准分为IEC谐波标准和IEEE 标准. 其中IEC61000-2-2规定了包括电网信息系统在内的低频范围内的干扰限制，该标准定义的兼容水平应用于公用低压配电网的公共连接点。
IEEE 标准1159-1995为监测电能质量和测量电磁干扰提供了指导，其中标准的部分内容（IEEE-SM519-1992）为设计接有线性和非线性负载的系统提供了标准。标准定义了用户必须服从于PCC（公共连接点）的谐波电压限值和谐波电流限值，标准描述了谐波如何影响电力设备的运行，概述了绝大多数的谐波源，尤其是变换器，提出了变换器在谐波控制和无功补偿中遇到的问题，并提供了应用准则。
根据以上的标准原则，电力电子设备尤其是大电流大电压设备，在电磁系统中有自己特殊的设计标准。
2.充电桩与电网的兼容性设计
电动汽车交流充电桩作为一种交流装置，既需要能够为汽车提供基本的充电功能，又需要具有一定的电磁兼容性，能够在实用过程中抵抗一定的外部干扰。交流装置的抗干扰等级高于电网存在的扰动等级，即母线上的频率、电压波动等参数的扰动均低于所选变流装置的抗电网干扰的极限值。
电磁兼容性估计的步骤分为三步，第一步是根据接入母线的类型，选定抗扰级别：第二步是在不考虑非线性负载特性的情况下根据电网运行的短路容量，计算功率因数及各级配电母线电压波动和闪动电压；第三步是考虑非线性特性，计算谐波等干扰信息。根据软件硬件设计的电路板，加入一定的抗干扰设施。
3.充电桩与电网的抗干扰设计
分析充电桩工作环境，根据不同的干扰源采取不同的抗干扰措施。
晶闸管装置：包括半导体逻辑元件和数字脉冲电路及其引线，快速的导通和关断引起电路的暂态过程，产生较高的du/dt和di/dt，开关作用造成电源的突升和突降及波形畸变，抑制的方法是采用隔离变压器或者串联一个20-40μH，在电源两端并联旁路电容，并联0.5μF左右的交流电容完成抗干扰作用。
大电感线圈：采样过程中的互感器，在切断大电感线圈时感生高电压和较高的du/dt值，可以在线圈的两端并联旁路电容、电阻、二极管及非线性电阻等，对于这种磁场传递的干扰源，采用双绞线或者导线外套钢管进行抗干扰的操作。
交流线和直流动力线的干扰源：干扰原因是交流动力线的感应以及直流动力线负载的突变引起暂态过程，抑制方法是将动力线和信号线分开布置和走线，采用独立电源或独立的电源母线。
接地线利公共线：引起干扰的原因是按地线和公共线大细，导致接地电阻太大，多点接地产生的公共阻抗干扰，采取的抑制方法是采用粗截面的扁导线作为接地线和公共线，采用单独接地或单独接公共钱，一般在系统的中性线和大地采取悬浮的情况下，出现干扰后将中性线通过电容（数到数十微法）与地连接。
电路板加工过程：最直接的抗干扰是添加滤波电路，在上述电路中，晶闸管电路后端加了一个RC 电路吸收电网的电力冲击。

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