為了滿足功率和諧波的要求，現(xiàn)在大多數(shù)廠家都選用三電平逆變器拓撲。今天我們將討論與光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)相關(guān)的關(guān)鍵問題:三層拓撲和中點電位平衡;電網(wǎng)孤島檢測;電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下的運行方式;光伏系統(tǒng)低壓交叉。
01
三層拓撲和中點電位平衡
與閉鎖光伏并網(wǎng)系統(tǒng)相比，非閉鎖光伏并網(wǎng)系統(tǒng)由于不含低頻或高頻變壓器，體積小，重量輕，成本低，轉(zhuǎn)換功率先進，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于光伏陣列的面積很大，對地的寄生電容也很大。電力設(shè)備的高頻開關(guān)導致產(chǎn)生高頻共模電壓，在光伏板、逆變器、電網(wǎng)寄生電容組成的回路中形成高頻共模電流，也稱為泄漏電流。高頻泄漏電流不僅會給電網(wǎng)帶來傳導和輻射干擾，還會增加電流的諧波含量和系統(tǒng)損耗，甚至影響設(shè)備和人員的安全。因此，共模抑制已成為無阻擋光伏系統(tǒng)不可避免的問題。當人大三級拓撲的逆變器輸入端(這里指的類型我人大)是連接光伏陣列,寄生電容上的電壓的太陽能光伏陣列輸出端到地面是穩(wěn)定的,并且沒有共模電壓問題,也就是說,沒有設(shè)備泄漏電流到地上,這提高了系統(tǒng)的安全性。
然而，二極管箝位的三電平拓撲存在一些問題。一是中間兩個開關(guān)器件的開關(guān)時間需要在兩端留下開關(guān)器件，導致同一橋臂上的開關(guān)器件丟失。二是中點電壓的波動。中點電壓的波動不僅會使輸出波形失真，而且會損壞開關(guān)設(shè)備，甚至影響系統(tǒng)的正常運行。
為了解決這些問題，其他拓撲，如ANPC和T-NPC，也得到了廣泛的應(yīng)用。可靈敏調(diào)節(jié)功率損耗分布，有利于大功率場合的散熱規(guī)劃。但控制混亂，設(shè)備成本較高。拓撲的選擇取決于每個拓撲的方向和關(guān)注點，不可否認，存在兩級拓撲，并且沒有唯一確定的拓撲。
對于中點的潛在不平衡，一般分為低頻振動和電壓偏置。同時，當三電平逆變器連接到非線性負載時，其奇諧波電流和連接到線性負載時的負序電流輸出都會引起中點電位的低頻振動。當三電平逆變器連接到非線性負載時，電流的均勻諧波會引起中點電位的偏移。當連接直流母線的上、下電容的電壓誤差過大時，輸出電流波形失真率會增加，系統(tǒng)的低諧波含量也會增加。當然，當不平衡太嚴重時，可能會出現(xiàn)電源開關(guān)設(shè)備的故障。
02
電網(wǎng)島嶼檢測
目前孤島檢測方法可分為逆變側(cè)和電網(wǎng)側(cè)兩大類。同時，逆變器側(cè)檢測方法分為無源檢測和自動檢測兩種。
無源檢測是通過檢測共耦點的電壓幅值、頻率、相位、諧波含量等，看是否異常，判斷是否有孤島。該方法的優(yōu)點是:對電網(wǎng)無干擾，不影響電能質(zhì)量，僅利用現(xiàn)有的檢測參數(shù)進行區(qū)分，無需增加硬件成本;另外，當多個逆變器接入電網(wǎng)時，檢測效果不會發(fā)生變化。缺陷:閾值難以確定，檢測盲區(qū)大。主要用于負載頻率變化不大，逆變器輸出功率與本地負載不匹配的情況。
太陽能發(fā)電為了克服被動檢測方法的缺點，自動檢測方法被發(fā)展起來。自動檢測是指逆變器的輸出在運行過程中受到周期性的干擾。當電網(wǎng)正常運行時，由于電網(wǎng)的平衡作用，逆變器的輸出與電網(wǎng)的輸出保持一致，干擾量不產(chǎn)生影響。當電網(wǎng)斷開時，這些干擾會逐漸累積，直至超過電網(wǎng)連接規(guī)范的規(guī)定，從而檢測到電網(wǎng)故障。自動移頻法是最常用的自動島檢測方法，包括自動移頻法、三達移頻法、滑模移頻法等自動島檢測方法。
在電網(wǎng)側(cè)檢測方法也稱為遠程檢測方法，利用無線通信方法檢測斷路器的開關(guān)狀態(tài)。安裝在光伏系統(tǒng)一側(cè)的接收器接收從電網(wǎng)一側(cè)產(chǎn)生的載波信號，并根據(jù)信號的變化確定是否產(chǎn)生了孤島。當電網(wǎng)斷電時，將孤島狀態(tài)信號發(fā)送給并網(wǎng)逆變器，使其與電網(wǎng)斷開連接。該方法的優(yōu)點:檢測準確可靠，無檢測盲點;適用于單、多逆變器的孤島檢測。其功能與光伏系統(tǒng)中的設(shè)備類型無關(guān)，不會干擾電網(wǎng)的正常運行。缺點:需要增加設(shè)備，完成成本高，操作混亂。
最后，島嶼檢測的目標是:越快越好。在消除檢測盲點的基礎(chǔ)上，可以最大限度地降低檢測方法對逆變器輸出功率質(zhì)量的影響。
03
不平衡電網(wǎng)運行方式
分布式發(fā)電系統(tǒng)通常是一個弱電網(wǎng)。當電網(wǎng)電壓不平衡時，傳統(tǒng)的控制方案無法處理負序權(quán)，將影響并網(wǎng)逆變器在系統(tǒng)中的正常運行。為了保證逆變器在電網(wǎng)電壓不平衡的情況下能夠連續(xù)接入電網(wǎng)，需要對鎖相環(huán)進行優(yōu)化和不平衡控制。
對于鎖相環(huán)，大多數(shù)的檢測方法都是基于不平衡電壓和諧波電壓，其中最常用的方法是濾波法和陷波法，這兩種方法都是為了消除次級權(quán)。一些論文還提出了延遲法，其基本原理是選擇對稱權(quán)值法和正、負序列特征分析方法來得到正、負序列權(quán)值，但延遲時間的引入限制了響應(yīng)速度。
此外，當電網(wǎng)電壓不平衡時，并網(wǎng)逆變器負序電流和負序電壓的存在會在逆變器直流側(cè)造成二次紋波電流和紋波電壓，嚴重影響三相逆變器的運行功能。特別是當逆變器需要使用直流母線來完成最大功率輸出時，這種紋波引起的跟蹤誤差會影響逆變器的發(fā)電量，所以有必要在不平衡的情況下引入控制算法。常用的對稱重量分析方法可以基于瞬時功率平衡條件和消除變換器交流側(cè)正序、負序電流指令信號,但它的使用是負序旋轉(zhuǎn)坐標變換的程序指令,正弦電流二次使用PI調(diào)節(jié)設(shè)備的性能沒有辦法會影響到體系的操控功用。04
光伏體系的低電壓穿越
光伏體系的低電壓穿越功用是指在光伏并網(wǎng)點電壓下跌的時分，光伏逆變器可以堅持并網(wǎng)，乃至向電網(wǎng)供給必定的無功功率來支撐電網(wǎng)的康復，直到電網(wǎng)康復正常的作業(yè)狀況，然后"穿越"這個低電壓區(qū)域。
低電壓毛病會使傳統(tǒng)操控算法的光伏并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)側(cè)電壓突降，溝通側(cè)和直流側(cè)存在瞬間功率不匹配，導致直流母線電壓突然添加，一起溝通側(cè)的并網(wǎng)電流也急劇增大。當電網(wǎng)下跌程度較深時，會形成直流母線電壓超越額定值，溝通電流超越額定值，一般這種狀況就采取停機維護了，但嚴峻時會導致功率開關(guān)器材因過流而燒毀。假如光伏并網(wǎng)體系的容量和慣例發(fā)電廠容量比較較小時，在電網(wǎng)產(chǎn)生毛病后，光伏并網(wǎng)體系可以選用脫網(wǎng)的方式來保證體系安全；假如兩者容量比較不能忽視時，在電網(wǎng)產(chǎn)生毛病后，光伏并網(wǎng)體系大規(guī)模脫網(wǎng)不只導致體系有功功率很多減少，還會添加整個體系康復的難度，一起還或許加劇毛病，乃至是大規(guī)模停電。
所以，各個國家針對光伏體系并網(wǎng)都會指定相關(guān)的規(guī)范，否則不允許并網(wǎng)。比如我國國家電網(wǎng)公司推出的《光伏電站接入電網(wǎng)技能規(guī)則》指出：①針對小型光伏電站應(yīng)將光伏體系當作負載來看，在電網(wǎng)電壓產(chǎn)生異常時應(yīng)盡快切除；②針對大中型光伏電站應(yīng)將光伏體系當作電源來看，需求具備必定的接受電網(wǎng)頻率和電壓異常的能力，可以為堅持電網(wǎng)穩(wěn)定性供給支撐，要具備必定的低電壓穿越能力。
今天的內(nèi)容首要聊了光伏發(fā)電體系里面的幾個關(guān)鍵性的問題，并沒有展開聊詳細的細節(jié)，那個就太龐大了
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