Power quality assessment in EV-integrated grids

The increasing distrubution of electric vehicles (EVs) has introduced additional operational challenges for electrical distribution networks, particularly in terms of power quality (PQ). While electric vehicles (EVs) contribute to emission reduction and energy transition efforts, their connection to the grid by power electronic chargers affects the shape of current and voltage waveforms at the point of coupling. As EV adoption increases and higher power charging infrastructures become widespread, understanding their impact on distribution-level PQ becomes increasingly important. This thesis provides an organized assessment of power quality (PQ) phenomena in EV-integrated grids. A literature review was carried out to examine EV types, charging configurations, relevant standards, and converter topologies, with a focus on their interaction with distribution grids. Based on the IEEE Std 1159 classification framework, PQ disturbances such as transients, RMS voltage variations, unbalance, harmonic distortion, supraharmonics, flicker, and electromagnetic interference were analyzed and organized. To improve comparability across studies, a structured PQ classification table is used to organize reported disturbances by cause and consequences. Also, in an EV classification, chargers are grouped by power level and topology to assess their likely PQ effects. The results indicate that harmonic distortion, voltage deviations, and phase unbalance are the most reported issues, particularly in fast and ultra-fast systems.

La crescente diffusione dei veicoli elettrici (EV) ha introdotto ulteriori sfide operative per le reti di distribuzione elettrica, in particolare in termini di qualità della potenza (Power Quality, PQ). Sebbene i veicoli elettrici contribuiscano alla riduzione delle emissioni e agli obiettivi della transizione energetica, la loro connessione alla rete tramite caricatori basati su elettronica di potenza influisce sulla forma delle onde di corrente e tensione nel punto di accoppiamento. Con l’aumento della penetrazione degli EV e la diffusione di infrastrutture di ricarica ad alta potenza, diventa sempre più importante comprendere il loro impatto sulla PQ a livello di rete di distribuzione. Questa tesi fornisce una valutazione sistematica dei fenomeni di qualità della potenza nelle reti integrate con EV. È stata condotta una revisione della letteratura per analizzare le tipologie di EV, le configurazioni di ricarica, gli standard di riferimento e le topologie dei convertitori, con particolare attenzione alla loro interazione con le reti di distribuzione. Sulla base del quadro di classificazione definito dallo standard IEEE Std 1159, sono stati analizzati e organizzati disturbi quali transitori, variazioni RMS della tensione, squilibrio, distorsione armonica, supraarmoniche, flicker e interferenze elettromagnetiche. Per migliorare la comparabilità tra gli studi, è stata utilizzata una tabella strutturata di classificazione della PQ per organizzare i disturbi riportati in base a causa e impatto. Inoltre, nella classificazione degli EV, i caricatori sono stati raggruppati per livello di potenza e topologia al fine di valutarne i probabili effetti sulla PQ. I risultati indicano che la distorsione armonica, le deviazioni di tensione e lo squilibrio di fase rappresentano le problematiche più frequentemente riportate, in particolare nei sistemi di ricarica rapida e ultra-rapida ad alta potenza.