AHF per le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici: armoniche e squilibrio di fase

Riassunto.Un filtro armonico attivo per una stazione di ricarica EV risolve un problema che la correzione del fattore di potenza convenzionale non può: il carico è simultaneamente distorto, squilibrato e intermittente.Caricabatterie veloci a corrente continua attirano corrente non lineare attraverso raddrizzatori a sei impulsi o attivi, i caricabatterie CA su alimentazioni monofase creano uno squilibrio neutro di corrente e fase, e il carico del sito oscilla da quasi zero a piena capacità in pochi minuti.Questa guida spiega come le topologie di ricarica modellano lo spettro armonico, perché lo squilibrio e il lampeggiamento contano tanto quanto il THDi, come dimensionare la compensazione in un hub con banchi misti AC e DC, e cosa si aspettano ora le utility dal caricabatterie.Si conclude con una tabella di dimensionamento e una lista di controllo di messa in servizio per gli operatori dei hub e gli appaltatori EPC.

Quale distorsione produce in realtà un centro di ricarica elettrico?

Le apparecchiature di ricarica rientrano in due famiglie con diverse firme.Quindi la corrente armonica dipende dal veicolo piuttosto che dal caricabatterieI caricabatterie DC veloci convertono all'interno dell'armadio,generalmente tramite un raddrizzatore a sei impulsi con filtro passivo o uno stadio attivo di fronte, e presentano uno spettro armonico dominato da 5 °, 7 °, 11 ° e 13 ° ordini, con commutazione di ondulazione a frequenze più elevate.

Il secondo è il ciclo di servizio: un hub con otto bancarelle può richiedere il 5 per cento della capacità durante la notte e il 90 per cento a mezzogiorno, e le singole bancarelle si accendono e si spengono man mano che i veicoli si collegano.La corrente armonico quindi non varia in modo regolare, ma aumenta gradualmente, e qualsiasi dispositivo di compensazione deve rispondere entro millisecondi per essere rilevante.

La terza caratteristica è l'interazione con l'alimentazione.e sono spesso installati su reti progettate per uso commerciale o residenzialeLa combinazione di corrente armonica elevata, squilibrio di fase e rapidi passaggi di carico produce un lampeggiamento di tensione che i clienti vicini notano.Questo è il motivo per cui le aziende di servizi pubblici specificano sempre più i requisiti di qualità dell'energia al punto di alimentazione del caricabatterie piuttosto che al punto di ingresso..

Infine, il comportamento dei quattro fili è importante: un hub con caricabatterie, terminali di illuminazione e di pagamento a corrente alternata monofase può trasportare una corrente neutrale maggiore di qualsiasi corrente di fase.I filtri armonici a tre fili non possono compensare quel percorso., quindi la specifica deve indicare la configurazione del cablaggio fin dall'inizio.

Le caratteristiche dell'alimentatore amplificano o assorbono il problema.Un hub all'estremità di un alimentatore lungo vede una maggiore impedenza della sorgente, quindi la stessa corrente armonica produce più distorsione di tensione e un lampeggiamento più visibile.la connessione rigida può mostrare una qualità di tensione accettabile pur non rispettando i limiti di corrente armonica stabiliti nell'accordo di connessioneEntrambe le quantità devono essere valutate, perché la soluzione è diversa: i problemi di tensione possono richiedere un supporto reattivo o un filtro più grande, mentre i problemi di corrente sono risolti dalla compensazione di corrente.

Perché non è facoltativo pagare i costi dei servizi di ricarica

1La capacità del trasformatore e' stata liberata.Un trasformatore da 630 kVA che serve un hub può perdere una parte significativa della capacità utilizzabile a causa del riscaldamento armonico.che spesso rinvia un aggiornamento del trasformatore che altrimenti ritarderebbe il sito.

2- La conformità delle utilità è ora applicata all'alimentatore.Gli operatori ricevono condizioni di connessione che specificano le emissioni armoniche, il fattore di potenza e i limiti di scintillamento.stazione di ricarica AHFfornisce i mezzi per soddisfarli e, con il disboscamento, le prove per dimostrarlo.

3- Le lamentele di lampeggiamento sono evitate.Le rapide fasi di carico in un nodo producono fluttuazioni di tensione che influenzano i locali adiacenti.

4Le perdite di cavi e di interruttori diminuiscono.La corrente armonica scorre attraverso ogni conduttore tra il caricabatterie e il trasformatore.che appare sulla bolletta di elettricità ogni mese.

5Lo squilibrio di fase viene corretto, non solo misurato.Un dispositivo a quattro fili con capacità di bilanciamento ridistribuisce la corrente tra le fasi, riducendo il carico neutro e migliorando l'equilibrio della tensione alle bancarelle.perché alcune unità derate sullo squilibrio di tensione.

6Il sito rimane espandibile.Gli hub sono costruiti in fasi.50A 480V AHF a pareteIn questo caso, la compensazione aumenta con le entrate piuttosto che prima.

7Le tariffe di domanda e la struttura tariffaria premiano un'operazione pulita.Molte tariffe commerciali fanno pagare per la domanda massima e, in alcuni mercati, per l'energia reattiva.La correzione di entrambi riduce la domanda fatturata e, nei mercati con una tariffa reattiva, elimina una penalità che altrimenti aumenta con l'utilizzo del sito.

Come dimensionare e configurare la compensazione per un hub di ricarica

Passo 1 Registrare il numero di stazioni di corrente alternata e continua, le loro potenze nominali, se le unità di corrente continua utilizzano raddrizzatori a sei impulsi o attivi e come il controllore del sito li sequenziano.Un hub con sei caricabatterie a corrente continua da 120 kW si comporta in modo molto diverso da dodici unità a corrente alternata da 22 kW.

Fase 2  indagine in un periodo di grande affluenza, non al momento della messa in servizio.Misurare lo spettro mentre diversi veicoli si stanno caricando.e la dimensione risultante è silenziosamente inadeguata dal primo sabato occupato.

Fase 3 ️ Dimensione su richiesta coincidente.I caricabatterie raramente funzionano tutti a potenza nominale contemporaneamente, ma i controller del sito possono creare picchi quasi coincidenti.Dimensione sulla corrente armonica massima coincidente misurata e aggiungere il 25 per cento di spazio per la crescita dello stallo e la riduzione dell'ambiente.

Fase 4 Posizionare la compensazione in modo da adattarla al layout.Un'unica unità centrale sulla scheda LV è più semplice da mantenere; i moduli distribuiti vicino ai gruppi di caricabatterie riducono le perdite.75Aalla scheda principale e aModulo 30Ain un punto di distribuzione secondario.

Passo 5 La sequenza del caricabatterie, la gestione del carico e gli inverter fotovoltaici cambiano la forma dell'onda corrente.e che l'inverter e il filtro non stanno entrambi cercando di regolare la stessa quantità.

Fase 6 Verificare al picco e documentare.Eseguire una misurazione di verifica durante un periodo di traffico intenso, registrare il THDi, lo squilibrio, il PF e la corrente neutrale e conservare il rapporto per l'utilità e per motivi di garanzia.

Una considerazione pratica per gli operatori di hub: la compensazione dovrebbe essere inclusa nel progetto elettrico originale, non aggiunta dopo la prima lampeggiata.Il retrofitting di un filtro in un hub completato costa di più che specificarlo durante la costruzione e può richiedere uno spegnimento che è in conflitto con il fatturato delle entrate. Rivediamo l'interoIntervallo AHFprima di ordinare la centralina, e confermare l'accordo di misurazione con il fornitore di servizi pubblici in modo che il punto di conformità e la posizione del filtro coincidano.

Cosa scrivere nella specifica EPC.Indicare il punto e i limiti di conformità, la classe di tempo di risposta richiesta, la configurazione del cablaggio e la classificazione neutrale, gli ordini armonici da compensare, il protocollo di monitoraggio,e la procedura di verifica, compresa la condizione di carico durante la provaQuesti sei elementi eliminano quasi tutta l'ambiguità che altrimenti emerge al momento della consegna, quando il sito è occupato e nessuno vuole programmare un nuovo sondaggio.

Tre errori che ricorrono nei progetti di ricarica.La dimensione della targa del caricabatterie THDi senza un fattore di coincidenza produce un'unità di grandi dimensioni che non supera mai la metà del carico.La misurazione da un'indagine di messa in servizio con un veicolo collegato produce l'oppostoE specificando un'unità a tre fili per un hub con stazioni a corrente alternata monofase, la corrente neutrale rimane intatta.che è il motivo più comune per cui un operatore riferisce che il filtro "non ha risolto il problema".

Considera la curva di riduzione del caricatore.Alcuni caricabatterie a corrente continua riducono la potenza quando la tensione di ingresso è distorta o squilibrata, il che riduce direttamente le entrate per stand.Ma un hub con scarsa qualità di energia può fornire dal 10 al 15% in meno di energia all'ora rispetto a un sito identico con approvvigionamento pulitoL'utilizzo di strumenti per un gruppo di stallo prima e dopo la compensazione è un modo semplice per quantificare il beneficio in termini commerciali piuttosto che in termini di ingegneria.

Mantenere visibile la misurazione alle operazioni.Un filtro che registra ma che viene letto solo durante l'audit annuale contribuisce poco.e impostare un allarme su una corrente neutrale in aumento, che è il primo indicatore di un nuovo carico monofase o di un modulo in avaria.

Coordinare con l'impianto di alimentazione prima di alimentare.Qualora l'accordo di connessione includa limiti armonici o di lampeggiamento, comunicare l'utilità della compensazione proposta e la prova di messa in servizio prevista.,In questo modo, l'operatore può avere un contatto nominato per il primo fine settimana di lavoro, quando è più probabile che si presentino domande su lampeggianti o lamentele di tensione.

Bilancio per la rivalutazione dopo dodici mesiI siti di ricarica cambiano più velocemente degli impianti industriali: vengono aggiunte bancarelle, il mix dei veicoli cambia e i controllori dei siti ricevono aggiornamenti del firmware che modificano il comportamento delle coincidenze.Una misurazione annuale costa molto poco e indica all'operatore se la misurazione originale si adatta ancora, o se un altro modulo dovrebbe essere aggiunto prima del prossimo picco estivo.

Domande frequenti

I caricabatterie AC hanno bisogno di filtro armonico?

Il caricabatterie di bordo determina lo spettro, e le unità monofase creano corrente e squilibrio neutri.Un hub con molte bancarelle AC spesso ha bisogno di quattro fili di compensazione anche se ogni singolo caricabatterie sembra benigna.

Quanto tempo ha bisogno un polo di ricarica?

Un'unità della classe 5 ms segue i passaggi,mentre i dispositivi più lenti correggono solo la media e lasciano una distorsione transitoria che appare come un lampeggiamento al punto di connessione.

Un AHF può servire sia caricabatterie AC che DC?

Sì, se è a quattro fili e si basa su una corrente armonica combinata, quando i gruppi AC e DC sono alimentati da schede separate,I moduli distribuiti generalmente danno risultati migliori di una singola unità centrale.

Come faccio a stimare la corrente armonica prima che il sito esista?

Utilizzare le cifre THDi delle schede di dati del caricabatterie moltiplicate per la corrente di ingresso nominale, sommare in RMS tra le bancarelle con un fattore di coincidenza dalla specifica del controllore del sito, quindi aggiungere il 25 per cento di spazio di testa.Verificare al momento della messa in servizio e regolare.

Un baldacchino solare cambia il requisito?

Il filtro deve rimanere stabile quando il sito esporta,e le impostazioni reattive dovrebbero evitare di combattere il controllo della tensione dell'inverter.

E se il distributore di energia specificasse i limiti al trasformatore, non alla scheda?

Poi il punto di conformità si trova a monte dei caricabatterie e dei carichi non compensati.o accettare che la compensazione locale nel nodo potrebbe non soddisfare una misurazione effettuata al trasformatore secondario.

Conclusioni

I centri di ricarica combinano tre problemi che le attrezzature di compensazione standard gestiscono male: passi veloci, squilibrio di fase e un neutro che trasporta corrente tripla.filtro a risposta rapida dimensionato su richiesta coincidente con spazio di crescita, indagine durante un periodo di grande affluenza piuttosto che al momento della messa in servizio, e documentare il risultato per l'utilità.L'inclusione di un risarcimento nella progettazione originale è sostanzialmente più conveniente rispetto al retrofitting dopo la prima denuncia.

Progettare un hub o ristrutturare un sito esistente?Mandateci il programma dei caricabatterie, il diagramma di una sola linea e la logica del controllore di sito, e noi valuteremo la compensazione.confermare la configurazione del cablaggio e proporre una disposizione di misurazione che corrisponda al punto di conformità dell'utilità.Contattaci per una revisione del design del hub.