論文：一種自適應的三相交流充電樁

目前我國充電設備主要以交流樁為主，交流充電樁是為新能源汽車車載充電機提供安全、可靠地交流電源的供電設備。它分為單相交流樁和三相交流樁，適用于占地面積有限，可以較長時間慢速充電的場合，例如私人別墅、住宅小區、商業寫字樓、城市綜合體等停車場或城市公共充電站等。據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟統計，我國的隨車私人充電樁數量約為16.76萬個，目前全國的交流樁有30%為三相交流充電樁[3]。

三相負載不平衡問題對電力系統、用戶供電等都帶來了嚴重的危害。主要表現在以下幾個方面：

1.?增加變壓器損耗；

2.?增加線路損耗 ；

3.?配變出力減小，降低了配變利用率；

4.?變壓器發熱，嚴重時甚至會燒毀變壓器；

5.?容易導致過壓、低壓，影響用電設備的正常工作；

如下圖所述換相開關可安裝在三相交流充電樁的柜體內部或者外部；所述的主控開關和換相開關之間采用電力載波或無線模塊通信；所述換相開關與充電槍之間采用CAN通信。每臺變壓器里面的全部充電樁系統只需配一臺主控開關，每臺三相交流充電樁配一臺換相開關。

變壓器的輸出側安裝一臺主控開關，負責監測三相不平衡信息，并下發調節命令；每臺三相交流充電樁電源進線處安裝換相開關（換相開關實際是安裝在三相交流樁的L1相線處，根據GBT 20234.2-2015 《電動汽車傳導充電用連接裝置 第2部分：交流充電接口》要求[7]，規定當三相交流樁輸出單相時，只輸出L1相線），換相開關常閉狀態L1相與A相連接，L2與B相連接，L3與C相連接，當新能源車充電時，換相開關監測充電槍的負荷信息，當檢測到L2相與L3相無輸出時，判斷此時交流充電樁的輸出為單相，并根據主控開關下發的換相命令進行相應換相操作。

基于數學遞歸邏輯的平衡算法原理，當主控開關監測到自身支路的不平衡度超過設定值時，就會啟動平衡邏輯算法。當主控開關運算出最優策略后，會命令該支路中的換相開關進行相應的換相操作，從而實現本支路三相平衡。即可實現變壓器三相平衡。

工作時，主控開關負責實時采集變壓器三相電的運行負荷電流，用戶可以通過手機APP軟件利用WIFI與主控開關連接，對其進行調試巡檢。換相開關監測充電槍的負荷信息并實時接收主控開關傳輸過來的各相電流信號，當單相插座的新能源汽車開始啟動充電時，換相開關檢測到L2相與L3相無輸出時，判斷此時交流充電樁的輸出為單相，并將可以進行換相操作的指令發送給主控開關。主控開關檢測到變壓器輸出側電流最小的那一相電源，并對換相開關下發換相命令進行相應換相操作，從而實現變壓器的三相平衡。

[1]?魯莽,周小兵,張維.國內外電動汽車充電設施發展狀況研究.[J], 2010,23(5):16-17.

[2]?潘熙,李芳.電動汽車充電設施的設計與建設[J].電力需求側管理,2012,14(2).

[3]?國家能源局.中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟年報[R].北京，2017

[4]?馬河祥．電動汽車交流充電控制技術[D]．南京：南京理工大學，2012

[5]?GB/T 18487.1-2015 電動汽車傳導充電系統 第1部分：通用要求

[6]?GB/T 20234.1-2015 電動汽車傳導充電連接裝置 第1部分：通用要求

[7]?GB/T 20234.2-2015 電動汽車傳導充電連接裝置 第2部分：交流充電接口

[8]?孫海濱.一種充電樁電網平衡自動選相裝置[P].中國，201710040793.3,2017