浅谈组串式逆变器历史及认识误区

发表于：2014-07-21 11:53:25 来源：世纪新能源网

3）误区三，组串式逆变器的并联的数量多，更容易引起谐振，导致系统不稳定

逆变器多机并联系统由光伏电池阵列、多台逆变器、输配电设备与电网组成。逆变器和输配电设备都具有很强的非线性，功率输入端的光伏电池阵列与输出电网也可能出现大幅度的扰动，整个系统非常复杂。设计不合理有可能出现多台逆变器之间，逆变器与电网之间的振荡，导致逆变器保护脱网，甚至造成人身与财产损失。谐振的产生原因是多方面的，跟设备的数量多少并没有直接的关系。举个例子，从配电网的情况看，配电网中居民用户有大量的用电设备，功率大小不等，但谐振的情况并不明显，反而是工厂里面的数量少的大功率设备，更加容易引起谐振。

并网逆变器中常见的并联谐振分为两种情况：

第一种情况是逆变器多机并联工作时，其输出并网端有公共阻抗引发了并联逆变器之间的多机谐振。在并联系统中，当其中一台逆变器的输出电流含有谐波时，该谐波分量将在回路上产生谐波压降，并影响并联的其他逆变器的并网端电压，当该电压谐波与逆变器的控制频率接近时，就有可能导致多机并联谐振。这种谐振多见于工作频率较低的逆变器并联系统，集中式逆变器工作频率为3~8kHz，而组串式逆变器工作频率高于16kHz，因此，并联的集中式逆变器更容易出现这种谐振。

第二种情况是，逆变器端口有滤波电容，该电容与变压器的漏感组成LC网络，逆变器的输出电流中含有的高次谐波正好与该LC网络谐振频率相同时，就会产生谐振。此时如果电网中正好也含有相同频率的高次谐波，震荡就会加剧，从而导致了电网电压的震荡。这种谐振在电网较干净的大型地面电站的场合较难碰到，而分布式的低压并网场合由于本地负载情况复杂，电网中含有高次谐波含量较大时就可能出现。

这两种谐振从本质上看都是逆变器自身输出含有高次谐波导致。抑制谐振的根本方法是改善逆变器的控制和LC滤波器的设计，保证逆变器输出侧不含高频谐波。对于采用组串式逆变器的大型电站来说，设计上一般1～2MW组成一个并网单元，通过隔离变压器并网。隔离变压器将在MW单元之间起到良好的解耦作用，确保MW单元之间不会相会影响。在MW单元内部，多机并联时，由于组串式逆变器开关频率较高，一般达到16KHz以上，控制带宽也相应较宽，一般达到2kHz左右，而电网中的谐波分量一般不超过2kHz，在组串式逆变器的控制带宽之内，组串式逆变器可以在控制环路中加入这些谐波的抑制算法，使得逆变器对这些频率的谐波不响应，就能有效防止谐振的发生，从而保证系统的稳定。

4）误区四，组串式逆变器的低压穿越性能比集中式差

所谓低穿/零穿是逆变器检测到电网电压跌落后，短时间内保持不脱网，并对电网输出无功支持电网尽快恢复。零穿的时候电网电压并不是完全跌到零，标准上认为电网电压跌倒5%以下就是零穿，因为零穿时逆变器还需要检测到电网的相位，才能发出无功对电网进行支撑。逆变器对低穿产生响应的关键点在于逆变器能够及时检测到电网电压的跌落，然后再根据内部的算法做出相应的反应。在一个并网单元内，交流线缆的阻抗不大，逆变器都能够及时检测到电网跌落并作出反应。因此，低穿完全是逆变器自主的行为，不需要逆变器之间有任何的联动，电站的低穿特性跟逆变器的数量没有必然的联系。德国中压并网标准BDEW在业界第一次提出了低压穿越的要求，该标准对逆变器低穿的评估主要是进行单机的测试，然后根据单机测试结果进行建模仿真。多机并联的低穿特性通过软件仿真得到，在并联仿真的过程中多台逆变器之间也不会出现相互干扰导致低穿性能变差。