“双碳”背景下太阳能光伏充电桩的设计
摘要：在“双碳”背景下我国越来越注重新能源的应用，我国各个地区都试图从汽车行业入手实现燃油车向电动车的转型，以降低运输行业对传统能源的依赖，传统的电动车充电桩在提供充电服务时主要依靠传统电能提供电力，在这个过程中也会对环境造成一定污染，而在新能源的持续应用中，可以借助太阳能实现对电动汽车的电力供应。因此，本文在“双碳”理念的指导下，全面分析了太阳能光伏充电桩设计，在设计过程中针对充电桩对电网的污染问题，采用了有源滤波系统对充电过程中产生的谐波进行了处理。
关键词：太阳能光伏充电桩有源滤波
在全球能源危机持续加剧的背景下，不可再生能源的储量逐渐降低，并且传统燃料在使用过程中会对环境造成污染，导致全球变暖、海平面上升，而我国作为一个发展中国家，在发展过程中对能源的需求持续提升，在“双碳”背景下，我国十分重视新能源的应用，而光伏充电桩的出现，则能够为汽车行业发展提供一个可持续发展方案。因此，深入分析太阳能光伏充电桩的设计具有十分重要的现实意义。
1光伏充电桩发展的必要性分析
在电动汽车发展过程中，电动汽车的应用已经不再局限于城市内部，一些乡镇和高速公路中电动车也十分普遍，因此在未来电动汽车的充电桩也需要逐渐分布在各个区域中，在这种情况下充电桩带来的电能消耗将会持续增加，而传统的电能在长距离运输过程中会造成大量的损耗，因此想要满足我国低碳发展需求，就需要开发太阳能光伏充电桩。纵观我国的太阳能分布可知，我国总体的太阳能分布量还是十分可观的，如果能够对太阳能进行合理应用，不仅能够降低电网输电压力，还可以有效降低对环境的污染[1]。
2太阳能光伏充电桩总体设计方案
在太阳能光伏充电桩设计过程中考虑到太阳能的不稳定性，在设计过程中主要目标是实现电网与太阳能的同时供电，并且该充电桩具有简单操作、安全高效等优势。其工作原理主要是通过对太阳能的回收利用，将光伏电通过系统控制装置为汽车进行充电，如果当地太阳能比较充足，则可以通过系统将光伏电力进行存储，或者将其反馈给电网，如果光伏电力不足，则需要通过电网为充电桩提供电力，进而实现对汽车的稳定供电。本设计方案主要包含电网供电系统以及太阳能发电系统，主要包含光伏发电单元、蓄电池模块以及充电机单元等。
在本方案中光伏充电桩主要具备电气保护、后台管理、电量计量、人机交互等功能。在设计过程中需要根据充电桩的实际需求将充电桩的设计指标进行细化。在光伏充电桩建设过程中需要对建设场地进行合理规划，建设光伏充电桩的场地需要具有一定的太阳能，并且靠近电网区域，并且建设区域需要靠近电动车行进线路，以方便汽车进行充电[2]。
3光伏充电桩有源滤波系统设计
为了避免光伏充电桩对电网的稳定性产生影响，需要设计有源滤波系统，并对其进行仿真模拟，以便测试有源滤波系统的整体性能。
3.1滤波方式的选择
目前人们常用的滤波技术主要包含有源滤波技术（APF）以及无源滤波技术（PPF）两种。其中无源滤波器在制成之后其相应参数无法进行调整，因此只能对特定范围内的谐波进行滤除，并且滤波效果会受到周边环境的影响。这种滤波技术在实际应用过程中存在功耗大、体积大、重量高等缺陷，但是由于技术难度不高，因此整体成本较低。而有源滤波则是通过设备内部元件通过主动产生与滤波电流相等、方向相反的电流实现对谐波的补偿。这种技术在实际应用过程中具有一定的适应能力，可以根据滤波形式的不同对其进行跟踪补偿。虽然其设计成本较高，但是在实际应用过程中不会对电压产生改变，进而能够对电网进行有效保护。同时，在有源滤波技术中又可以分为并联型与串联型，其中并联型通常用在补偿谐波电流，而串联型则通常是对谐波电压进行补偿。而在汽车充电过程中，电流的整体畸变较大，因此需要使用并联型对其进行调整[3]。
3.2有源滤波系统应用原理
有源滤波系统在实际应用过程中会连接在充电桩电源位置，当车辆与充电桩连接之后，开关1闭合，为汽车提供电力。在充电过程中充电桩的APF开关也会闭合，充电桩会接入APF，在这个过程中充电桩和APF会一体运行，实现对充电过程中畸变电流的调整。在实际应用过程中，APF会通过无功电流检测算法，对光伏充电桩的充电电流和电压进行计算，在得到需要进行补偿的谐波之后，对其进行补偿。而且为了提升对电流的计算精度，保持电压稳定，需要将光伏充电桩中的直流侧电容电压稳定在一个较高的值，并根据电流实时监测结果对补偿电流进行计算，进而解决负载电流的波形畸变问题[4]。
3.3有源滤波系统设计
根据有源滤波系统的实际应用原理，在其下发指令过程中主要包含无功电流与谐波，如果在控制电流过程中提供的电流信息不够准确就无法对电流波形畸变进行处理，因此如何反馈光伏充电桩在运行过程中的无功电流和电流谐波就需要进行详细分析。人们最早对谐波进行检测过程中主