電動汽車交流充電樁的電磁兼容測試研究

摘要：電動汽車交流充電樁是電動汽車發(fā)展的蕈要組成部分，該文主要針對交流充電樁的電磁兼容方面，對其驗收的規(guī)范要求和測試的方法進行了研究和介紹。 　　1引言 　　電動汽車交流充電樁是電動汽車發(fā)展中的一個重要的部分，充電系統(tǒng)基礎設施建設的不足，將嚴重地制約電動汽車產業(yè)的發(fā)展。深圳作為全國重要的新能源汽車制造和研發(fā)基地，在電動汽車產業(yè)的發(fā)展中一馬當先。 　　根據(jù)深圳市政府的規(guī)劃，到2012年底，深圳將建設充電站100座，充電樁47500個，充電樁將主要配置在居民小區(qū)、大型停車場、商場、醫(yī)院、公園、景區(qū)等地。但是，交流充電樁作為一個連接在城市電網和電動汽車之間的電工電子設備，必須對充電樁的電磁兼容性有嚴格的要求，這樣才能保證充電樁能夠在電網中安全穩(wěn)定地運行并且不對其他設備產生干擾。 　　本文主要以《深圳供電局電動汽車交流充電樁訂貨及驗收技術標準》(以下簡稱技術標準)為檢驗依據(jù)，結合交流充電樁的結構和工作原理，對電動汽車交流充電樁的電磁兼容騷擾測量以及抗擾度測試的問題進行討論。 　　2電動汽車交流充電樁介紹（結構，關鍵元器件） 　　2．1電動汽車交流充電樁的簡介 　　交流充電樁，又稱交流供電裝置，是指固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(辦公樓宇、商場、公共停車場等)和居民小區(qū)停車場或充電站內，采用傳導方式為具有車載充電機的電動汽車提供人機交互操作界面及交流充電接口，并具備相應測控保護功能的專用裝置，功率一般不大于7kw。 　　交流充電樁采用大屏幕LCD彩色觸摸屏作為人機交互界面，可選擇定電量、定時間、定金額、自動（充滿為止）四種模式充電，具備運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電分時計量、歷史數(shù)據(jù)記錄和存儲功能。充電樁的交流工作電壓380，220v±15％，額度輸出電流(Ac)：32A(七芯插座)、16A(三芯插座)，普通純電動轎車用交流充電樁充滿電大約需要“8個小時，充電樁更適用于慢速充電。 　　2．2電動汽車交流充電樁的結構組成 　　交流充電樁一般由樁體、電氣模塊、計量模塊、賬務管理模塊四部分組成。根據(jù)安裝方式的不同，樁體可分為落地式和壁掛式兩種。交流充電樁的硬件整體框架和外觀圖可參考下面的圖1和圖2。 　　3電動汽車交流充電樁的EMC測試要求和方法 　　3．1電源端子傳導騷擾測試 　　技術標準要求交流充電樁的電源端子傳導騷擾應符合GB 9254—2008規(guī)定的A級限值的要求。試驗中充電樁處于典型工作狀態(tài)，設備應置于參考地平面上，并用O．1m±0．01m厚的絕緣物支撐，將電源插頭連到LJsN(線路阻抗穩(wěn)定網絡，或叫AMN人工電源網絡1上，接收機RF輸入連到usN的RF輸出，切換USN的L，N開關來選擇測試電源線的對地共模騷擾電壓；測試頻率的范圍為150kHz-30MHz。傳導騷擾的限值如表1所示。 　　3．2輻射發(fā)射測試 　　技術標準要求交流充電樁的輻射騷擾場強應符合GB9254-2008規(guī)定的A級限值的要求。輻射發(fā)射測試時，在30MHz-1GHz頻率范圍內，用帶有準峰值檢波器的測量接受機進行測量，將充電樁置于半電波暗室的轉臺上，并進行360度轉動，天線在1-4m高度上下升降，找到最大的輻射點，垂直、水平兩種天線極化方向都測。當充電樁的內部最大工作頻率超過108MHz時，要進行1GHz以上的輻射發(fā)射測量。要求的限值如表2所示。 　　3．3靜電放電抗擾度 　　按GB/T17626．2-2006中第5章規(guī)定的靜電放電抗擾度試驗方法，技術標準要求充電樁在典型的工作條件下，應能承受加在其外殼和人員操作部分上的8kV直接靜電放電以及鄰近設備的8kV間接靜電放電而不發(fā)生錯誤動作和損壞。放電以1次／秒的速率進行，以便讓試驗設備來得及做出響應。通常對每一個選定點上放電20次(其中10次是正的，1O次是負的1。實驗的布置如圖5所示。 　　3．4射頻輻射電磁場抗擾度 　　按GB/T17626．3-2006中的試驗方法，技術標準要求充電樁應能抗御10v/m的射頻輻射電磁場影響而不發(fā)生錯誤動作，并能正常工作。標準適用的頻率范圍為80MHz-1000 MHz，要求用lkHz的正弦波對載波頻率進行幅度調制(調制深度為80％)。試驗設備最好放在轉臺上，以便讓試驗設備的四個面都有機會朝對天線接收試驗。在一個朝向上要做兩次實驗，一次天線處在垂直位置上，一次處在水平的位置上。實驗的布置如圖6所示。 　　3．5電快速瞬變脈沖群抗擾度 　　技術標準要求充電樁應能承受GB/T17626．4-2008中第5章規(guī)定的試驗等級為4級的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗而不發(fā)生錯誤動作和損壞，并能正常工作。在試驗中，對電源線通過耦合，去耦網絡來施加試驗電壓，對一根線或幾根線按照要求施加峰值電壓為4kv，重復頻率為5kHz的脈沖群；每次一分鐘，中間間隔一分鐘；一種極性做完，要換做另一種極性。實驗的布置如圖7所示。 　　3．6沖擊（雷擊浪涌）抗擾度 　　技術標準要求充電樁應能承受GB/T17626．5-2008中第5章規(guī)定的試驗等級為4級的浪涌(沖擊)抗擾度試驗而不發(fā)生錯誤動作和損壞，并能正常工作。浪涌試驗要施加在線一線和線一地之間，試驗等級為4kV；正、負極性的干擾至少要各加5次，每次的最大重復率為1次，分鐘；對于交流供電設備，通常要求在電源電壓波形的過零點和正、負峰點的位置上疊加浪涌信號。試驗電壓和電流波形的定義方法和要求如圖8所示。 　　3．7射頻場感應的傳導騷擾抗擾度 　　技術標準要求充電樁應能滿足GB/T17626．6-2008射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗中第5章試驗等級3的要求，充電樁不發(fā)生錯誤動作和損壞，并能正常工作。試驗的頻率范圍為150kHz-80MHz，試驗信號電平為lOV，騷擾信號為1kHz正弦波調幅，調制度為80％。在每一頻率上的駐留時間，不應少于充電樁所需的運行和響應時間。充電樁應放在高出參考接地板O．1m的絕緣支座上：，試驗布置如圖9所示（注意：充電樁距離任何金屬物體至少要有0．5m以上）。 　　3．8電源電壓跌落、瞬時中斷及電壓變化抗擾度 　　技術標準要求充電樁應能滿足GB/T17626．11-2008電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗中第5章電壓暫降試驗等級3類、短時中斷試驗等級3類的要求。試驗后充電樁不發(fā)生錯誤動作和損壞，并能正常工作。試驗應在充電樁的典型工作狀態(tài)下進行，對三相供電系統(tǒng)，一般是一相、一相地進行試驗。根據(jù)驗收的要求等級進行試驗，試驗一般做3次，每次間隔10秒鐘。試驗的布置和原理如圖10所示。 　　3．9振蕩波擾抗擾度 　　技術標準要求充電樁應能滿足GB/T17626．12-1998振蕩波擾抗擾度試驗中第5章表2試驗等級3的要求。試驗后充電樁不發(fā)生錯誤動作和損壞，并能正常工作。按照要求，對交流充電樁的電源端口進行阻尼振蕩波試驗，試驗的等級為共模電壓為2kv，差模電壓為1kV；試驗采用100kHz和1MHz的振蕩頻率，持續(xù)時間不應少于2秒，兩次連續(xù)試驗的時間間隔最短1秒。充電樁應置于參考地平面上，并用O．1m±O．O1m厚的絕緣物支撐。設備的試驗布置如圖11所示。 　　4結論 　　本文主要是圍繞深圳市的《深圳供電局電動汽車交流充電樁訂貨及驗收技術標準》，詳細地對其中電磁兼容的測試要求和方法進行了研究和論述。通過文章發(fā)現(xiàn)，技術標準對交流充電樁電磁兼容的性能有比較嚴格的要求。同時，希望通過本文能夠使充電樁的制造商對電磁兼容的測試有個明確、全面的了解和認識，使其在產品的設計和實現(xiàn)上更好地考慮滿足這方面的要求，使產品能更快更好地進入市場，從而加快推動我國電動汽車產業(yè)的發(fā)展。 　　目前，存在多個關于電動汽車交流充電樁的測試標準或規(guī)范，文章就其中電磁兼容測試方面存在的差異進行了簡單比較，結果如表3所示。(鄒強 深圳市計量質量檢測研究院，廣東深圳518131)