6 电动汽车用充电设备谐波干扰检测方法 征求意见稿.doc

ICS 29.200K 81DB44广东省地方标准DB44/T XXXXX2013电动汽车用充电设备谐波干扰检测方法Harmonic interference test method for electric vehicle charging equipment（征求意见稿）2013 - XX - XX发布2013- XX - XX实施广东省质量技术监督局发布13DB44/T XXXXXXXXX目 次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语与定义14 限值55 谐波测量及试验方法86 试验报告10附录A 测试电路和试验电源11附录B 测试电路要求13前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由广东省电动汽车标准化技术委员会提出并归口。本标准主要起草单位：广东产品质量监督检验研究院、广州广电计量检测股份有限公司、普天新能源有限责任公司、深圳奥特迅电力设备股份有限公司、珠海泰坦科技股份有限公司、深圳市科陆电子股份有限公司、东风汽车有限公司东风日产乘用车公司、深圳市计量质检检验研究院。本标准主要起草人：XXX。电动汽车用充电设备谐波干扰检测方法1 范围本标准规定了电动汽车用充电设备充电时对电网的谐波干扰检测方法及限值。本标准适用于电动汽车充电系统的交流/直流充电机（站）。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 17625.1-2003 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流16A）GB/T 17626.7-2008 电磁兼容 试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则3 术语与定义下列术语和定义适用于本文件。3.1电动车辆 electric vehicle（EV）主要为用于在街道和高速路上使用而生产的、由电动机推进的车辆，电动机的驱动电流来源于可充电电池或其他易携带能量存储的设备。3.2充电 charging调整具有标准电压和频率的交流电源的电流，使EV牵引电池达到充电所需求的电压/电流数值的全部功能或车载电力设备以可控的方式把电源能量传输到EV牵引电池的母线上的全部功能称为充电。3.3充电机 charger对电池充电时用到的有特定功能的电力转换装置。3.4 交流充电桩 AC charging spot采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供交流电源的专用供电装置。3.5交流充电站 a.c EV charging station安装在机柜里，具有特殊控制功能的，将交流电能量传送到电动车辆上的设备总称。3.6直流充电站 d.c EV charging station安装在车外的机柜里，具有特定控制功能和通信功能的，将直流电能量传送到电动车辆上的设备总称。3.7 直流电流 direct current 不随时间变化的电流，或广义理解为以直流分量为主的周期电流。3.8 直流电压 direct voltage 不随时间变化的电压，或广义理解为以直流分量为主的周期电压。3.9 交流电流 alternating current 对时间作周期性变化而直流分量为零，或广义理解为以直流分量可以忽略的电流。3.10 交流电压 alternating voltage 对时间作周期性变化而直流分量为零，或广义理解为以直流分量可以忽略的电流。3.11谐波电流 harmonic current非正弦周期电流中以基波以外的频率形式表现的电流分量的统称。3.12谐波频率 harmonic frequency f电源(基波)频率的整数倍的频率(f=nxf)。3.13基波（分量） fundamental(component)一个周期量的傅里叶级数的一次分量。3.14谐波（分量） harmonic(component)一个周期量的傅里叶级数中次数高于1的分量。3.15谐波次数 harmonic number谐波频率与基波频率的整数比。注：谐波次数又称谐波阶数（hamonic order）。3.16电路功率因数 circuit power factor 电路功率因数是所测的有功功率与供电电压（有效值）和供电电流（有效值）乘积的比。3.17 有功功率 active power瞬时功率在一个周期内的平均值。注:有功输人功率是在受试设备电源输人端测量的有功功率。3.18 总谐波电流 total harmonic current2次40次谐波电流分量的总有效值。 总谐波电流=3.19 部分奇次谐波电流 partial odd harmonic current21次39次奇次谐波电流分量的总有效值。部分奇次谐波电流=3.20 公共耦合点 point of common coupling (PCC)最靠近该用户，且其他用户也可以接入或已接入的公用供电系统上的连接点。3.21总谐波畸变率 total harmonic distortion (THD)谐波有效值（I为第n次谐波电流）与其基波有效值之比。 THD=3.22 部分加权谐波畸变率 partial weighted harmonic distortion (PWHD)选择的一组较高次谐波的有效值(从 14次谐波开始)与基波有效值之比，用谐波次数n来加权。注:采用部分加权谐波畸变率，是为了保证充分降低其结果中的较高次谐波电流的影响，旦不需各单次谐波规定值。PWHD=3.23 单相设备 single-phase equipment连接在相线和中性线之间的设备。3.24 相间设备 interphase equipment连接在两根相线间的设备。在正常运行情况下，中性线不作为电流载体。3.25 三相设备 three-phase equipment与三根相线连接的设备。在正常运行情况下，中性线不作为电流载体注:与三相相线和中性线连接的段备可认为是三个分立的单相部件。3.25.1 平衡的三相设备 balanced three-phase equipment设备连接到三相电源的三根相线，且三线(三相)电流的幅值和波形相同，任何一相的相位都是由其他两相相位移动一个基波周期的三分之一得到。在正常运行情况下，中性线不作为电流载体口。3.25.2 不平衡三相设备 unbalanced three-phase equipment设备连接到三相电源的三根相线，且三线(三相)电流的幅值或波形不相同，或者说任何两相之间的相位都不等于一个基波周期的三分之一。在正常运行情况下，中性线不作为电流载体。3.26 短路容量 short-circuit power(S ) 三相短路容量由系统标称电压U 和PCC处的阻抗Z计算得到：即：S = U /Z3.27设备的额定视在功率 rated apparent power of the equipment（S）由设备的额定线电流有效值I，与额定电压U (单相)或U (相间)计算得到的值:S=UI 单相设备S=U I 相间设备S=U I 平衡三相设备S=3 U I 不平衡三相设备，I 为三相中任一相的最大有效值电流。3.28短路比 short-circuit ratio （R）下列定义适用于一台设备或一套用户装置的特征值。R= S /（3 S） 单相设备R= S /（2 S） 相间设备R= S / S 所有的三相设备4 限值4.1 谐波电流限值（设备每相输入电流16A）谐波电流限值（设备每相输入电流16A）应符合表1限值规定。表1 谐波电流限值（设备每相输入电流16A）谐波限值n最大允许谐波电流A奇次谐波32.3051.1470.7790.40110.33130.2115n390.15x15/ n偶次谐波21.0840.4360.308n400.23x8/n注：EUT额定功率75W及以下的设备，限值在本部分中未作规定。4.2 谐波电流限值（设备每相输入电流 16A）4.2.1 设备的接入程序以下给出了一组顺序的评估等级。如果设备满足其中之一，则建议不宜因产生谐波电流而拒绝其接入供电系统。第1级：简化连接。第2级：根据电网和设备参数的连接。第3级：根据用户协议功率的连接。对于每相输入电流大于75A的设备，在任何情况下适用于第3级。注：所给数据适用于220V/380V、50Hz的系统，对于其他系统的数据正在考虑中。4.2.2 第1级：简化连接设备发射到公用供电系统的谐波电流符合表2限值规定，则可连接到短路比R等于或大于33的供电系统任何点。注1：短路比小于33不予考虑。注2：为了限制换流器换相缺口的深度，短路比大于33是必要的。表2 第1级简化连接设备的谐波电流发射值（S S/33）谐波次数n允许的谐波电流I/I/%谐波次数n允许的谐波电流I/I/%321.6210.6510.7230.977.2250.893.8270.6113.1290.7132310.7150.7330.6171.2191.1偶次8/n或0.6a I=基波电流额定值；I=谐波电流分量4.2.3 第2级：根据电网和设备参数的连接对于不符合表2谐波电流发射值的设备，若短路比R 33，则允许有较高的谐波电流发射值，具体要求见表3。表3 第2级单相、相间及不平衡三相设备的谐波电流发射值R最小值谐波电流畸变率/%各次谐波电流值I/I/%THDPWHDIIIIII6625252311865412029292512107651753333291411876250393934181210873504646402415129845051514030201412106005757403020141210注1：相关的偶次谐波分量不能超过16/n%。注2：允许相邻的R各值之间采用线性插值。注3：对于不平衡三相设备，这些值适合于每一相。a I=基波电流额定值；I=谐波电流分量4.2.4 第3级：根据用户协议功率的连接如果设备不满足第1级和第2级的条件，或设备的输入电流大于75A，则供电部门可根据用户协议的有功功率同意设备的连接，具体要求见表4。在这种情况下，供电部门可根据本部门的要求实施。表4 第3级平衡的三相设备的谐波电流发射值R最小值谐波电流畸变率/%各次谐波电流值I/I/%THDPWHDIIII6616251411108120182916121181752533201412825035393018138350484640251510450585150352015600705760402518注1：相关的偶次谐波分量不能超过16/n%。注2：允许相邻的R各值之间采用线性插值。注3：对于不平衡三相设备，这些值适合于每一相。a I=基波电流额定值；I=谐波电流分量5 谐波测量及试验方法5.1 谐波电流测量及试验方法（设备每相输入电流16A）5.1.1 一般试验条件一般试验条件要求如下：a) 测量应在用户操作控制下或自动程序设定的正常工作状态下，预计产生最大总谐波电流（THC）的模式进行。b) 当满足下列情况时，测量的重复性应优于士5%:相同的受试设备(EUT)(不是同型号中的另一台，但可能类似);一致的试验条件;相同的测试系统。一致的环境条件，如果有关的话。5.1.2 测量设备测量设备包括频域谐波测量仪、时域谐波测量仪及离散傅氏变换（DFT）的时域测量仪，具体见GB/T 17626.7-2008,并且需要有满足要求的供电电源（见附录A）。5.1.3 试验的观察周期在表5中考虑和描述了设备运行的四种不同型式的观察周期（T）。表5 试验观察周期设备运行类型观察周期准稳态T应有足够的持续时间以满足5.1.1(b)中对重复性的要求短周期（T2.5min）T10周期(参考法)或T应有足够的持续时间或同步以满足中5.1.1(b)对重复性的要求随机T具有足够的周期以满足5.1.1(b)中对重复性的要求长周期（T2.5min）全部设备程序的周期(参考法)或典型的2. 5 min制造商认为产生最大THC的操作周期a“同步”意味着总的观察周期是足够闭合的，包括一个准确完整的设备运行周期量，以满足5.1.1(b)中对重复性的要求。5.1.4 谐波的测量及评定谐波测量及评定要求如下：a) 谐波电流的测量对于每一次谐波，在每一个DFT(离散傅氏变换)时间窗口内测量1.5s的平滑有效值谐波电流。在整个测量周期（观察周期）内，将各DFT时间窗口的有效值谐波电流平均，计算各次谐波的算术平均值。b) 限值的应用在T内，单次谐波电流的平均值相应的限值；对于每次谐波：1.5s的谐波电流平滑均方根值相应用限值的150%。对于21次及以上的奇次谐波，1.5s的平滑均方根值计算的整个观察周期中每单个谐波的平均值，只要满足下列条件，可以超过应用的限值的50%:测量的部分奇次谐波电流值不超过应用限值计算而得出的部分奇次谐波电流值;全部1.5s的单个谐波电流平滑均方根值应不大于所应用限值的150%。在试验条件测量的，小于输人电流的0.6%或小于5 mA的谐波电流，无论哪一个较大，可不予考虑。5.2 谐波电流测量及试验方法（设备每相输入电流16A）5.2.1 谐波电流测量本指导性技术文件规定的设备谐波电流发射限值适用于各种类型的电源接线及负载的线电流。低于输人基波电流0.6%的单次谐波电流可不考虑。表1表3中的电流I，是指设备额定电流的基波分量。谐波电流测量和计算的试验条件:a) 当一台设备投人或退出运行时，不论是手动或自动控制，持续时间不大于10 s的谐波电流不超过相应等级所给限值的1.5倍。b) 表1表3中的限值适用于附录B对设备或设备的部件进行评估时出现的所有其他谐波电流。对于2次10次的偶次谐波电流及3次19次的奇次谐波电流，在任意2.5 min观测周期的10%的最大持续时间内的各次谐波，允许其为表1表3限值的1.5倍。5.2.2 试验方法对于型式试验，有两种不间的方法可选用或配合使用:a) 直接测量谐波电流 (见 5.2.2.1)；b) 通过有效的模拟来计算谐波电流(见5.2.2.2)。5.2.2.1 对测试电路的要求当直接测量谐波电流时，测试电路见附录B。测量时，电源端的试验电压U应满足下列要求:a) 试验电压 U 应是设备的额定电压。对于电压范围，单相试验电压为220 V，三相为380V（线-线)。试验电压值应保持在标称值的士2%以内，频率在标称值的 0.5%之内；注： 其他的试验电压值正在考虑中。b) 对于三相电源任何两相基波电压之间的相位角应为120士1.5；c) 在正常运行情况下，接入EUT后试验电压 U 的谐波含有率不应超过下列数值： 3 次谐波为0.9%； 5 次谐波为0.4%； 7 次谐波为0.3%； 9 次谐波为0.2%； 2 次10 次偶次谐波0.2%； 11 次 40 次奇次谐波 0.1% 。d) 试验电压的峰值应是其有效值的 1. 401.42 倍，并在过零点后的 8793达到。电流探头及导线阻扰的电压阵U 的蜂值不应超过0.5V。设备功率可按附录B中的图B.1或图B.2中测量的电压和流入EUT的电流得到。测量仪器的有关规定在GB 17625.1-2003的附录B中给出。平衡的三相设备测量一相的谐波电流即可，但在不确定情况下及不平衡三相设备时，三相都应测量。注:谐波电流发射的评估可参考 GB/T 17626.7-2008。5.2.2.2 对模拟的要求谐波电流发射值和相应的R值的评估，可通过计算机对设备的模拟来实现，为了使所得结果有效，应按下列步骤进行:a) 按附录B图B.1和图B.2的试验布置，在正常的实验室条件下，对设备进行谐波测量：电源电压 U 可能会产生畸变，但各次谐波电压不宜超过 CB/T 18039.3(IEC 61000-2-2)中给出的兼容水平的70%。如果可行的话，R宜和S/ S相等。R是预测的数值，该数值根据试验测出的谐波电流值从对应于表1 表3中的一个值选取。应记录试验得到的电压频谱及电源阻抗(基波频率下的值，可测量得到或由S间接得出，包括电流探头及导线的阻抗值)。b) 由制造商提供软件和程序的设备的模拟:电压频谱和电源阻抗的测量值在模拟中均作为输入参数考虑。由模拟计算出的谐波电流值与按a)测量的结果相比较。如果测量值和模拟值不超过下列最大相差值，则认为模拟是有效的: 各次谐波电流测量值的5%，或 基波电流的土0.6%。注： 如果研究的是同类设备，其额定输入功率与 a)中的 EUT相差不超过土 25 %，则模拟对每个 EUT都是有效的，无须重复进行。c) 按5.2.2.1的要求输入参数进行重复模拟。计算值被认为是试验条件下的谐波电流值，并可用来从表 1表 3得到R值。6 试验报告试验报告可以制造商提供给检测机构的资料、或制造商自行试验的详细记录文件为基础。试验报告应包括试验条件、观察周期、以及用于建立限值时的有功功率或基波电流及功率因数等所有相关信息。附录A （规范性附录）测试电路和试验电源（设备每相输入电流16A）A.1 测试电路测量的谐波电流值应与第7章给出的限值进行比较。按照下列图中所给出的电路测量受试设备(EUT)的谐波电流: 图A. 1适用于单相设备; 图A. 2适用于三相设备。A.2 试验电源按照附录C的要求进行测试时，受试设备接线端处的试验电压应满足下列要求:a) 试验电压应为受试设备的额定电压，单相和三相电源的试验电压应分别为220V或380V。试验电压的变化范围应保持在额定电压的士2.0%之内，频率变化范围