分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目用于扶貧已經(jīng)被廣泛接受，弱電網(wǎng)主要為早期建設(shè)并且沒(méi)有經(jīng)過(guò)改造的電網(wǎng)，主要電氣表征為阻抗高、框架弱、 抵抗沖擊電流的能力低。

光伏電站在弱電網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行，需要逆變器對(duì)高阻抗電網(wǎng)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，并且不會(huì)因?yàn)槟孀兤鞑⒙?lián)導(dǎo)致諧振現(xiàn)象，從而故障擴(kuò)大。小固將簡(jiǎn)單介紹弱電網(wǎng)與諧振的概念及危害，并簡(jiǎn)單分析不同逆變器在高阻抗條件下的應(yīng)用表現(xiàn)。

弱電網(wǎng)、諧振的概念

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弱電網(wǎng)

一般大電網(wǎng)可以視為理想電壓源，輸出阻抗可以視為零，弱電網(wǎng)則不可以，電網(wǎng)阻抗不可忽略，等效模型如下：

2

諧振

在電力系統(tǒng)中，諧振的含義就是兩個(gè)或者兩個(gè)以上的電信號(hào)在周期性變化上的吻合，這里的電信號(hào)是指電壓和電流的周期性變化。當(dāng)發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，如果外加給諧振支路一個(gè)任意小的電壓，理論上支路上都將有無(wú)窮大的電流；并聯(lián)諧振時(shí)，從外電路流入并聯(lián)諧振回路一個(gè)任意小的電流，理論上都將引起回路兩端無(wú)窮大的電壓。這兩種情況，在電力系統(tǒng)中往往是要努力避免的。

弱網(wǎng)高阻抗諧振的危害

1.抬高逆變器并網(wǎng)端電壓，導(dǎo)致逆變器報(bào)電網(wǎng)電壓過(guò)高而脫網(wǎng)。

當(dāng)電網(wǎng)阻抗Rg與Lg很大時(shí)，逆變器輸出電流Iac會(huì)在Rg與Lg上產(chǎn)生很大的壓降，會(huì)造成逆變器并網(wǎng)端電壓快速上升，最終導(dǎo)致逆變器報(bào)電網(wǎng)電壓過(guò)高而脫網(wǎng)。

圖1：電壓超限引起脫網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試波形

2.諧振會(huì)導(dǎo)致逆變器過(guò)流脫網(wǎng)

弱網(wǎng)條件下的單機(jī)高阻抗諧振或者多機(jī)并聯(lián)諧振會(huì)引起逆變器輸出電流震蕩，電感異常聲響；輸出特性變差，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致逆變器過(guò)流脫網(wǎng)。

下圖是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試波形：

圖2：諧振較弱時(shí)輸出波形

圖3：諧振較強(qiáng)時(shí)輸出波形（逆變器最終脫網(wǎng)）

不同逆變器的應(yīng)用表現(xiàn)

國(guó)內(nèi)主流逆變器廠家在高阻抗電網(wǎng)下的應(yīng)用都積累了一些經(jīng)驗(yàn)，分別采取了不同的算法和控制機(jī)制，但同時(shí)有部分廠家的逆變器在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及模擬環(huán)境中無(wú)法正常使用。以下為某一廠家逆變器在弱網(wǎng)環(huán)境下的實(shí)際表現(xiàn)：

1

測(cè)試方法

光伏逆變器輸出額定電壓，額定頻率，帶滿載，分別確認(rèn)在PV電壓高，額定PV電壓以及PV電壓低三種情況下的逆變器帶高阻抗?fàn)顩r。輸出電感從低到高進(jìn)行測(cè)試，要求逆變器可以滿載帶2mH。

2

測(cè)試數(shù)據(jù)

接線圖如下所示：

圖4 測(cè)試示意

設(shè)置PV曲線電壓點(diǎn)為最大MPPT電壓或者0.8倍PV最大開(kāi)路電壓，輸出接市電，輸出接入的電感由小到大進(jìn)行測(cè)試，直到逆變器報(bào)錯(cuò)或重連，記錄相關(guān)現(xiàn)象和結(jié)果。

分別在PV額定電壓和PV電壓低的情況下重復(fù)step2的測(cè)試，記錄相關(guān)結(jié)果。

以下為測(cè)試結(jié)果：

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測(cè)試波形

（1）PV低電壓260V（Voc=320V，Vmp=250V，Isc=27.1A，Imp=24A）

圖5 不同測(cè)試條件，未加高阻抗算法第三方逆變器的測(cè)試波形

（2）PV額定電壓380V（Voc=486V，Vmp=380V，Isc=17.8A，Imp=15.8A）

圖6 不同測(cè)試條件，未加高阻抗算法第三方逆變器的測(cè)試波形

（3）PV高電壓415V（Voc=531V，Vmp=415V，Isc=16.3A,Imp=14.5A）

圖7 不同測(cè)試條件，未加高阻抗算法第三方逆變器的測(cè)試波形

光伏逆變器輸出額定電壓，額定頻率，帶滿載，分別確認(rèn)在PV電壓高，額定PV電壓以及PV電壓低三種情況下的逆變器帶高阻抗?fàn)顩r。輸出電感從低到高進(jìn)行測(cè)試，要求逆變器可以滿載帶2mH。

如上圖所示：紅色PV輸入電流 ，黃色AC輸出電流。

可以看出在任何輸入電壓條件下，輸出接入任意感量的高阻抗線圈后，沒(méi)有高阻抗兼容算法的逆變器輸出電流都會(huì)發(fā)生震蕩，電流忽大忽小，導(dǎo)致輸出功率不穩(wěn)定， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生過(guò)流，造成逆變器停機(jī)，多次過(guò)流后容易損壞逆變器，出現(xiàn)炸機(jī)現(xiàn)象。同時(shí)電流震蕩會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)質(zhì)量，可能對(duì)用戶家用電器造成不良影響。

諧振抑制方法

現(xiàn)在解決諧振的辦法有無(wú)源阻尼法、APF等，它們能暫時(shí)抑制諧振問(wèn)題，但是其增加了成本，并且以犧牲系統(tǒng)效率，損失發(fā)電量為代價(jià)。

我司在逆變器軟件中增加智能有源阻尼抑制算法，既能保證正常情況下的輸出特性，又能保證高阻抗等諧振狀態(tài)下系統(tǒng)的穩(wěn)定性的諧振抑制方法，得以較好的解決了弱網(wǎng)條件下諧振的問(wèn)題。

下面是某個(gè)現(xiàn)場(chǎng)加入諧波抑制算法前后對(duì)比的波形

圖8 加入諧波抑制算法前測(cè)試波形圖9 加入諧波抑制算法后測(cè)試波形

可以看出，加入諧波抑制算法后高阻抗得到了很好的抑制，逆變器可以持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

除此之外，還需同時(shí)在控制機(jī)制上采用多種策略，包括：重復(fù)控制和動(dòng)態(tài)的PI參數(shù)、特定諧波抑制、死區(qū)補(bǔ)償?shù)取＃ㄟ@部分有機(jī)會(huì)再與大家詳細(xì)討論）

結(jié) 語(yǔ)

逆變器做為光伏系統(tǒng)生產(chǎn)管理的“芯”，不僅需要滿足目前的標(biāo)準(zhǔn)中要求的功能和保護(hù)，更需要滿足在應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的新的要求，特別是目前國(guó)內(nèi)光伏分布式市場(chǎng)，隨著系統(tǒng)成本的降低，光伏已經(jīng)被更多的終端客戶所接受。

保護(hù)好光伏市場(chǎng)是所有光伏人的初衷，為光伏系統(tǒng)選擇合適的組件、逆變器、支架以及配電設(shè)備是圓夢(mèng)這個(gè)初衷的第一步，也是關(guān)鍵一步。