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逆變器並聯的環流及其抑制

2015-11-18 07:57:01 点击:3738

電源並聯運行的理想狀況是並聯運行的多台電源標稱額定功率相同,且各台電源輸出功率完全一致。對分布式光伏發電系統中逆變電源來說,就是要求各並聯單元輸出電壓的幅相同、頻率和相位一致。但是由于各種實際因素的影響,這一點是很難做到。由于各逆變電源輸出特性的差異,形成了並聯系統中的環流。環流是並聯系以正常運行的關鍵所在。因此,有必要對環流的特性進行分析。
環流只與電壓矢量差和等效輸出阻抗相關。要實現理想運行,消除環流達到各並聯模塊輸出功率平衡的目的,就要從上述兩個影響環流的因素著手。因此抑制環流的方法有如下兩種:一是加大並機阻抗;二是降低電壓矢量差。


1.加大並機阻抗
加大並機阻抗可以通過設置限流電抗器實現,同時靜態開關上的固定電壓降可以起到同樣的作用,而且這些量並不是很大,因此可以在對輸出電壓影響不的前提下提高並聯的可靠性。在有變壓器隔離的並聯系統中,可以利用變壓器的漏抗作爲限流電抗,也可以單獨設置限流電抗器。
但是一方面要使並機阻抗足夠大,使得並聯運行時的環流小,另一方面出于小逆變器負載效應的考慮,則希望該阻抗越小越好,這樣能夠得到更好的輸出電壓波形。綜合兩方面考慮,限流電感的大小選取要折中。
雖然加大並機阻抗並不能徹底消除環流(實際上也沒有方法真正能夠徹底除環流),但這種方法簡單可靠,並且能夠達到相關的指標要求,因此仍然是環流抑制中最重要的技術。

2.降低電壓矢量差
降低電壓矢量差同樣也可以降低環流,這就必須通過控制手段實現。造成電矢量差的原因是各逆變器輸出電壓的幅值、頻率和相位的差異,而相位是頻率的函數,因此降低電壓矢量差的關鍵問題就是對逆變器輸出電壓幅值和頻率的精確控制。而從前面提到的並聯控制方法來看,逆變器輸出電壓和頻率的控制又統的無功功率和有功功率有關。對環流的性質進行進一步研究分析可知,並機阻抗的性質對環流有決定性的影響,相應的控制策略也由此決定,因此必須確定實際系統的並機阻抗特性。在得到並機阻抗特性之後,再對下垂控制做相應的改進。
以上對環流的討論都是基于穩態的,很多條件都是不能滿足的。比如,輸出壓是不能排除諧波成分的,各逆變器的輸出阻抗不可能完全相等,各開關器件的工作負載、開關特性及死區時間等也不可能完全一致。因此除了前面分析的穩態環流以外,還要考慮到動態環流。動態環流的抑制同樣可以通過加大並機電抗和減小電壓矢量差來實現。在減少電壓矢量差方面,上面所述的各種穩態下垂控制都不能滿足要求,必須在特性方程中加入積分和微分的環節。