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淺談組串式光伏逆變器歷史及認(rèn)識(shí)的誤區(qū)
日期:2014-07-21   [復(fù)制鏈接]
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從長(zhǎng)時(shí)間看,組串式逆變器的維護(hù)優(yōu)勢(shì)更加明顯。舉個(gè)例子,用現(xiàn)在的組串小機(jī)去替換10年前組串式小機(jī),直流側(cè)和交流側(cè)線纜相差不大,通信協(xié)議稍有差異,如果端子線纜不適配,完全可以通過(guò)外加線纜轉(zhuǎn)接的方式實(shí)現(xiàn),而現(xiàn)在的組串式逆變器遠(yuǎn)比10年前的產(chǎn)品便宜,替換起來(lái)更簡(jiǎn)單。如果用同一個(gè)廠家現(xiàn)在的集中式逆變器去替換10年前的機(jī)器,由于一般的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)5年,會(huì)發(fā)現(xiàn)所有的電路板,電感等元器件均不適配,而元器件的庫(kù)存也不可能超過(guò)5年,器件替換就非常昂貴且難找。用組串式逆變器實(shí)現(xiàn)相互替換更加現(xiàn)實(shí)且成本更低,而集中式逆變器替換的就跟重新建設(shè)電站沒(méi)有差別,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。國(guó)內(nèi)的集中式電站都是2010年以后才開(kāi)始建設(shè),維護(hù)問(wèn)題還不突出,后續(xù)維護(hù)問(wèn)題將會(huì)逐漸暴露。
2)誤區(qū)二,組串式逆變器機(jī)器數(shù)量多,電站諧波將會(huì)變大

諧波是指電中中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電壓或者電流分量,一般是指對(duì)周期性的非正弦電流進(jìn)行傅立葉分解,扣除基波以外其他頻率點(diǎn)的電流分量。諧波電流會(huì)在電網(wǎng)短路阻抗上產(chǎn)生諧波電壓降,影響電壓輸出波形(用戶端電壓=電網(wǎng)穩(wěn)定電壓-諧波電壓降)。

電網(wǎng)諧波的主要來(lái)源于三個(gè)方面:一是發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波;二是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波;三是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波,其中用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波最多。在用電設(shè)備中,由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。

逆變器屬于發(fā)電設(shè)備,它本身對(duì)輸出電壓是不控的,依托于電網(wǎng)電壓,只是把電流灌入電網(wǎng),這種工作方式對(duì)電網(wǎng)電壓諧波的影響較小(但如果逆變器引發(fā)了電網(wǎng)的諧振除外),所以在衡量光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量時(shí),在電網(wǎng)電壓諧波能夠達(dá)到5%要求的情況下,重點(diǎn)關(guān)注的是逆變器輸出的電流諧波。逆變器的電流諧波主要和以下幾個(gè)因素有關(guān):

(1)輸出電壓波形質(zhì)量:逆變器的控制算法中輸出電壓為正弦波,當(dāng)經(jīng)過(guò)逆變器調(diào)制輸出PWM波有畸變時(shí),將影響逆變器的輸出諧波與控制效果。 提高開(kāi)關(guān)頻率與輸出PWM電平數(shù)有助于降低PWM波形的畸變率,高開(kāi)關(guān)頻率三電平的組串式逆變器比低開(kāi)關(guān)頻率兩電平的集中式逆變器更有優(yōu)勢(shì)。

(2)軟件控制帶寬:逆變器的開(kāi)關(guān)頻率越高,控制帶寬越寬,對(duì)于寬范圍的電流諧波抑制更充分,為保證穩(wěn)定性,逆變器的控制帶寬通常取開(kāi)關(guān)頻率的1/10左右;組串式逆變器的開(kāi)關(guān)頻率(16kHz左右)遠(yuǎn)高于集中式逆變器(兩電平逆變器為3kHz,三電平可以做到8k左右),控制帶寬更寬,對(duì)于低次諧波的控制能力更強(qiáng)??刂祁l率高,可以在控制環(huán)路中對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行檢測(cè),加入對(duì)低頻諧波的抑制程序,使得逆變器的輸出電流諧波比電網(wǎng)的電壓諧波做的更好。

(3)并網(wǎng)濾波器性能:控制帶寬以外輸出電流高頻成分,需要依賴(lài)濾波器來(lái)濾除,組串式逆變器一般采用LCL型濾波器,具有高頻諧波衰減能力強(qiáng)、受并網(wǎng)阻抗影響小的優(yōu)點(diǎn)。

(4)并機(jī)諧波抵消能力:1個(gè)方陣多臺(tái)組串式逆變器距離升壓變壓器距離不一樣,線路阻抗會(huì)有差異。線路阻抗會(huì)等效改變并網(wǎng)LCL濾波器中L2的電感,不同的濾波器參數(shù)會(huì)改變諧波的相位。當(dāng)多臺(tái)組串式逆變器并聯(lián)工作時(shí),諧波成分將會(huì)由于相位的差異而部分相互低消,降低系統(tǒng)整體的諧波值。

從以上四點(diǎn)可以看出,組串式逆變器的輸出電流諧波原理上并不會(huì)比集中式的差,由于其工作頻率更高,完全可以在算法中加入諧波抑制的算法,保證輸出電流諧波不受電網(wǎng)諧波的干擾,這是比集中式更有優(yōu)勢(shì)的地方。

3)誤區(qū)三,組串式逆變器的并聯(lián)的數(shù)量多,更容易引起諧振,導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定

逆變器多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)由光伏電池陣列、多臺(tái)逆變器、輸配電設(shè)備與電網(wǎng)組成。逆變器和輸配電設(shè)備都具有很強(qiáng)的非線性,功率輸入端的光伏電池陣列與輸出電網(wǎng)也可能出現(xiàn)大幅度的擾動(dòng),整個(gè)系統(tǒng)非常復(fù)雜。設(shè)計(jì)不合理有可能出現(xiàn)多臺(tái)逆變器之間,逆變器與電網(wǎng)之間的振蕩,導(dǎo)致逆變器保護(hù)脫網(wǎng),甚至造成人身與財(cái)產(chǎn)損失。諧振的產(chǎn)生原因是多方面的,跟設(shè)備的數(shù)量多少并沒(méi)有直接的關(guān)系。舉個(gè)例子,從配電網(wǎng)的情況看,配電網(wǎng)中居民用戶有大量的用電設(shè)備,功率大小不等,但諧振的情況并不明顯,反而是工廠里面的數(shù)量少的大功率設(shè)備,更加容易引起諧振。
 
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