Page 69 - 电力与能源2022年第五期

吴 博, 等: 光伏逆变器参与电网无功电压控制策略 4 1
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·
发出容性无功, 此时逆变器相当于电感; 当 U ab<
·
US 时, 逆变器向电网发出感性无功, 此时逆变器
相当于电容。

图 2 逆变器电路及其并网相量图
升高时, 逆变器向系统输出容性无功, 有助于支撑
电网电压 [ 2 ] 。如图 2 ( b ) 所示逆变器向系统输出
感性无功时, 从电网侧来看逆变器, 电感电流反向
图 4 考虑损耗时的逆变器交流侧相量图
180° , 可以看到此时电感电流是超前电网电压的,
·
逆变器此时相当于一个电容, 一般负载都呈现感 通过控制逆变器输出电压 U ab 来控制并入电
性, 电网中电流大部分时间是滞后电网电压的。 网的无功功率的大小及性质属于直接控制方式,
3.2 损耗对逆变器的影响 ·
通过控制δ , U ab 来控制并入电网的无功功率大小
如不考虑连接电抗器损耗和变换器本身的损
及性质属于间接控制方式, 就能方便地控制既有
耗( 如管压降、 线路电阻等), 则逆变器等效电路与
光伏逆变器与电网的无功交换, 具体可采用光伏
其相量图如图 3 所示。从图 3 可知, 改变交流侧
逆变器内部电压指令信号的移相, 也可在外部通
· ·
输出电压U ab 的幅值及其相对于 US 的相位, 就可 过移 相 变 压 器 等,实 现 光 伏 逆 变 器 的 无 功
以改变连接电抗上的电压, 从而控制变换器从电 控制 [ 13 ] 。
网吸收电流的相位和幅值, 也就控制了变换器吸 3.3 滤波与无功补偿装置
收无功功率的性质和大小。 由简述分析可知, 采用可控串联补偿的外置
光伏逆变器滤波与无功补偿装置, 通过设置宽频
带无功电抗器, 检测末端电压控制投切, 即可实现
光伏逆变器运行时的无功吸收, 而无需改变光伏
逆变器装置, 从而解决末端电压高的问题。电抗
器采用新型复合合金材料, 实现全频带的频率响
图 3 不考虑损耗时的逆变器交流侧相量图 应与较低的损耗, 在吸收无功的同时, 还可抑制光
在实际情况下, 考虑滤波电感和变换器的阻
伏逆变器的高次谐波干扰 [ 14 ] 。
抗( 用 R 来表示), 故变换器在实际工作时存在一
同时, 还设计了全新的零相与接地回路谐波
定的有功损耗, 其稳态交流侧相量关系如图 4 所
干扰抑制, 光伏逆变器的谐波频率较高, 常常通过
· ·
示。此时变换器输出电压U ab 与网侧电流I L 相差 大地与零相回路干扰其他用户与电网二次设备,
90° , 由于变换器工作需要一部分有功能量, 所以 通过新型接地点谐波移植技术, 可使光伏逆变器
· · 的谐波得到有效控制 [ 15 ] 。该技术具备通用性, 可
电网电压 US 与电流 I L 的相位之差比 90° 小了 δ
角, 也就是说相对于电网电压来说, 无功补偿模式 与任何既有光伏逆变器系统配合使用。基于新型
· 的铁磁材料设计具备超高磁导率的导线高频信号
电流I L 中有一定量的有功分量。由图 4 相量图
抑制装置, 通过在部分容易受到干扰的回路, 或逆
· ·
可知, δ 角即逆变器输出电压 U ab 与电网电压 US 变器主回路的电缆接地线等部位装设该装置, 可
的相位差。在稳态工作状况下, 由于δ 的存在使 降低通过大地耦合的高频信号的幅值, 从而降低
逆变器从交流电网侧吸收有功功率, 补偿逆变器 或消 二次回路干扰隐患。据现场检测, 未采用干
电路中的损耗, 并使直流侧电容器在动态过程中 扰抑制措施的变频器, 其电缆接地线的高频入地
充电或放电, 从而改变逆变器输出电压幅值, 以达
电流可达 0.2~5A , 该电流通过接地网, 可对很
到调节输出无功功率大小及性质的目的。从图 4
多二次设备通过耦合等方式形成干扰。将采用相
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可知, 当逆变输出电压U ab>US 时, 逆变器向电网 对导磁率 10000 以上的硅钢带磁芯设计制作成