新能源汽车充电系统结构对电网都有哪些影响

新能源汽车的研发速度在最近几年中出现了明显增快的趋势，与之配套的新能源充电系统设计也就成为了不少工程师的重点研发方向。本文将会就三种常见的新能源汽车充电系统的结构，以及它们可能会对电网系统所产生的影响，进行简要的总结和分析。

新能源汽车采用的是可充电的蓄电池进行能源输送的，而就目前锂电池的使用效果而言，最大的问题就是需要频繁充电。当同一时间内有大批量的蓄电池接入城市电网进行充电，那么这势必会对电力系统的正常运行产生影响。正面影响是在用电低谷对动力电池充电时，可以减少电网峰谷差并起到削峰填谷的作用，提高配电系统设施的实际利用率，拓宽终端电能消费市场。而新能源汽车接入电网系统充电所产生的负面影响是电动汽车蓄电池充电设备的非线性，有可能产生谐波污染，对供电系统的电能质量带来不利影响。

目前世界上比较常用到的新能源充电系统的谐波治理技术，主要有增大单台充电机的滤波电感、减小充电机功率变换单元等效电阻、采用先进的功率因数校正技术代替普通的二极管整流桥、充电站安装电力有源/无源滤波器、协调每个充电站充电机的数量等。

在新能源汽车的驱动设计和充电系统设计过程中，有三类结构是目前新型电动汽车所常用到的，即不可控整流+斩波器、不可控整流+DC-DC变换器、PWM整流+DC-DC变换器，而不同的充电系统拓扑结构将会对电网谐波产生不同的影响。下面我们来逐一进行分析。

首先来看第一种常用的充电系统拓扑结构，即利用不可控整流+斩波器构成新能源汽车充电系统。采用这种拓扑结构作为电动汽车的充电系统主结构，其主要缺陷就是体积比较大、电网侧电流谐波大和变换效率低等。其注入电网的5次谐波电流含有率为65%左右，电流总畸变率超过85%，因此该种结构不适合接入公共电网。

国内一些知名新能源汽车厂家所常用的是另一种充电系统拓扑结构，即不可控整流结合DC-DC变换器所构成的充电系统拓扑结构。相比上文中所介绍的第一种拓扑结构而言，这一设计采用了高频功率变换电路，谐波电流含有率已经有很大的改善，电流总畸变也低于30%，且体积较小，因此应用较为广泛，这里也采用这种结构。在这种充电系统拓扑结构的设计中，常用的DC-DC变换器拓扑结构有推挽式、正激式、反激式、半桥式和全桥式。由于前三种拓扑结构受到输出功率和功率型开关器件的限制，在大功率的电动汽车充电系统中，主要采用半桥式或全桥式拓扑结构。

近几年比较受欢迎的另一种新能源汽车充电系统拓扑结构，即上文中所提到的PWM整流结合DC-DC变换器所构成的拓扑架构。这一系统最大的特点在于其本身采用了PWM整流技术，使得谐波电流和电流总畸变率均可以控制在较低的水平，但是其成本和复杂度也相应增加了。

以上就是本文针对集中不同的新能源汽车充电系统的拓扑结构，以及其充电过程中对电网所产生的影响，所进行的简要分析和总结，希望能够对各位工程师的设计工作提供一定参考。