Transformateurs pour l'alimentation des stations de recharge de véhicules électriques

EV3

Cet article technique fournit des recommandations pour les transformateurs alimentant les applications de recharge des véhicules électriques rechargeables (VE) :


1. Alimentation de plusieurs chargeurs de niveau 1 et 2
2. Alimentation de 1 à 2 chargeurs rapides de niveau 3
3. Alimentation de plusieurs chargeurs rapides de niveau 3

Des études sur l'adoption de bornes de recharge pour véhicules électriques dans les infrastructures nouvelles et existantes ont mis en évidence des problèmes potentiels qui prendront de l'ampleur à mesure que l'adoption de ces bornes s'accélérera. « Il pourrait être facilement établi que les véhicules électriques pourraient contaminer de manière significative le réseau de distribution en injectant des quantités élevées d'harmoniques. »1 Une autre étude a indiqué que « la vitesse de recharge rapide entraînera des harmoniques de tension et des pertes importantes, ainsi qu'une surcharge des transformateurs si la recharge est concentrée aux heures de pointe. »2 Cela inclurait une distorsion harmonique totale du courant (THDi) supérieure à 17 % et une distorsion harmonique totale de la tension (THDv) supérieure à 14 % 1.

Ces problèmes peuvent entraîner des problèmes de qualité de l'alimentation, notamment le non-respect des normes IEEE 519.2014 THD et un échauffement excessif des transformateurs et des condensateurs. Pour les transformateurs destinés à alimenter des applications de recharge de véhicules électriques, les recommandations suivantes sont formulées :

  • Il convient de spécifier un transformateur classé k. Nous recommandons un facteur k de 9 (k4 peut être utilisé sur les systèmes à faible charge de recharge de véhicules électriques). La spécification de transformateurs classés k garantit la protection du transformateur contre la surchauffe due aux courants de distorsion harmonique.
    - De plus, un grand nombre de chargeurs monophasés de niveau 1 et 2, que l'on trouve souvent dans les parkings, peuvent générer des courants neutres élevés que les transformateurs classés k sont conçus pour supporter.
  • Pour obtenir de meilleurs résultats en matière de qualité de l'alimentation, utilisez des transformateurs d'atténuation des harmoniques (HMT) pour les chargeurs de niveau 1 et 2 afin d'annuler les harmoniques de troisième ordres causées par plusieurs charges de chargeurs PEV monophasés et maintenir les niveaux de THD en dessous de la norme IEEE 519-2014. - Les HMT réduisent également les courants neutres
  • Si un transformateur est installé dans une zone sans climatisation, nous vous recommandons de choisir des appareils à faible élévation de température, en particulier dans les zones où la température moyenne sur 24 heures est supérieure à 30 °C ou la température maximale supérieure à 40 °C .
    - Une élévation de température de 130 °C ou 115 °C avec un système d'isolation de 220 °C est généralement suffisante pour les températures ambiantes élevées
  • Installez le transformateur dans une zone sans conduites d'eau ni gouttières situées au-dessus du transformateur, conformément à la norme NEC 110.26
  • Utilisez des bornes ou d'autres barrières pour protéger les transformateurs contre les dommages causés par les véhicules, conformément à la norme NEC 110.26
  • Pour les zones accessibles au grand public, utilisez des transformateurs équipés de matériel inviolable, de portes verrouillables et/ou de conceptions non ventilées
  • Si deux ou plusieurs chargeurs EV triphasés de niveau 3 sont installés sur le même réseau, alimentez la moitié des chargeurs avec un transformateur HMT avec un déphasage de 0° et l'autre moitié avec un transformateur HMT avec un déphasage de -30°. Cela créera un système pseudo-12 impulsions et annulera les harmoniques du 5e ordre au niveau du transformateur d'entrée de service.

En conclusion, pour les applications alimentant des stations de recharge de véhicules électriques, nous recommandons vivement d'utiliser des transformateurs classés k et à faible élévation de température afin de protéger les appareils contre la surchauffe. L'utilisation d'un ou plusieurs transformateurs atténuant les harmoniques peut améliorer encore davantage la qualité globale de l'alimentation et réduire les courants neutres. Enfin, l'environnement et les zones d'installation locales doivent également être pris en compte.

Références :
1. Ul-Haq,A., Cecati, C., Ehsan, A. et Strunz, K. 2015. Impact des véhicules électriques sur le profil de tension et les harmoniques dans un réseau de distribution
2. Moses, P., Deilami, S., Masoum, A. et Masoum, M.A.S. Qualité de l'énergie des réseaux intelligents avec des véhicules électriques rechargeables, en tenant compte du profil de charge des batteries