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逆变器并联的环流及其抑制

2015-11-18 07:57:01 点击:1743

电源并联运行的理想状况是并联运行的多台电源标称额定功率相同,且各台电源输出功率完全一致。对分布式光伏发电系统中逆变电源来说,就是要求各并联单元输出电压的幅相同、频率和相位一致。但是由于各种实际因素的影响,这一点是很难做到。由于各逆变电源输出特性的差异,形成了并联系统中的环流。环流是并联系以正常运行的关键所在。因此,有必要对环流的特性进行分析。
环流只与电压矢量差和等效输出阻抗相关。要实现理想运行,消除环流达到各并联模块输出功率平衡的目的,就要从上述两个影响环流的因素着手。因此抑制环流的方法有如下两种:一是加大并机阻抗;二是降低电压矢量差。


1.加大并机阻抗
加大并机阻抗可以通过设置限流电抗器实现,同时静态开关上的固定电压降可以起到同样的作用,而且这些量并不是很大,因此可以在对输出电压影响不的前提下提高并联的可靠性。在有变压器隔离的并联系统中,可以利用变压器的漏抗作为限流电抗,也可以单独设置限流电抗器。
但是一方面要使并机阻抗足够大,使得并联运行时的环流小,另一方面出于小逆变器负载效应的考虑,则希望该阻抗越小越好,这样能够得到更好的输出电压波形。综合两方面考虑,限流电感的大小选取要折中。
虽然加大并机阻抗并不能彻底消除环流(实际上也没有方法真正能够彻底除环流),但这种方法简单可靠,并且能够达到相关的指标要求,因此仍然是环流抑制中最重要的技术。

2.降低电压矢量差
降低电压矢量差同样也可以降低环流,这就必须通过控制手段实现。造成电矢量差的原因是各逆变器输出电压的幅值、频率和相位的差异,而相位是频率的函数,因此降低电压矢量差的关键问题就是对逆变器输出电压幅值和频率的精确控制。而从前面提到的并联控制方法来看,逆变器输出电压和频率的控制又统的无功功率和有功功率有关。对环流的性质进行进一步研究分析可知,并机阻抗的性质对环流有决定性的影响,相应的控制策略也由此决定,因此必须确定实际系统的并机阻抗特性。在得到并机阻抗特性之后,再对下垂控制做相应的改进。
以上对环流的讨论都是基于稳态的,很多条件都是不能满足的。比如,输出压是不能排除谐波成分的,各逆变器的输出阻抗不可能完全相等,各开关器件的工作负载、开关特性及死区时间等也不可能完全一致。因此除了前面分析的稳态环流以外,还要考虑到动态环流。动态环流的抑制同样可以通过加大并机电抗和减小电压矢量差来实现。在减少电压矢量差方面,上面所述的各种稳态下垂控制都不能满足要求,必须在特性方程中加入积分和微分的环节。