并网光伏发电系统及电网对逆变器的要求

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并网光伏发电系统及电网对逆变器的要求

1.并网光伏发电系统对逆变器的要求

太阳能电池阵列通过正弦波脉宽调制逆变器向电网输送电能,逆变器馈送给电网的电能由太阳能电池阵列功率和当时当地的日照条件决定。逆变器除了具有直流-交流转换功能外,还必须具有太阳能电池阵列的最大功率跟踪功能和各种保护功能。并网太阳能光伏发电系统对逆变器提出了较高的要求,这些要求如下:

1)要求逆变器输出正弦波电流。并网光伏发电系统回馈给公用电网的电力,必须满足电网规定的指标,如逆变器的输出电流不能含有直流分量、逆变器输出电流的高次谐波必须尽量减少、不能对电网造成谐波污染等。

2)要求逆变器在负载和日照变化幅度较大的情况下均能高效运行。并网光伏发电系统的能量来自太阳能,而日照强度随气候而变化,这就要求逆变器能在不同的日照条件下均能高效运行。 3)要求逆变器能使太阳能电池阵列工作在最大功率点。太阳能电池的输出功率与日照、温度、负载的变化有关,即其输出特性具有非线性特性。这就要逆变器具有最大功率跟踪功能,即不论日照、温度等如何变化,都能通过逆变器的自动调节实现阵列的最佳运行。

4)要求逆变器具有体积小、可靠性高等特点。对于分布式并网光伏发电系统,其逆变器通常安装在室内或壁挂于墙上,因此对其体积、重量均有限制。另外,对整机的可靠性也提出较高的要求。由于太阳能电池的寿命均在20年以上,因此其配套设备的寿命也必须与其相当。

5)要求在市电断电状况下逆变器在有日照时能够单独供电。 2.电网对逆变器的要求

逆变器要与电网相连,必须满足电网电能质量、防止孤岛效应和安全隔离接地3个要求。为了避免光伏并网发电系统对公共电网的污染,逆变器应输出失真度小的正弦波。影响波形失真度的主要因素之一是逆变器的开关频率。在数控逆变系统中采用高速DSP等新型处理器,可明显提高并网逆变器的开关频率性能,它已成为实际系统广泛采用的技术之一;同时,逆变器主功率元件的选择也至关重要。小容量低压系统较多地使用功率场效应管(MOSFET),它具有较低的通态压降和较高的开关频率;但MOSFET随着电压升高其通态电阻增大,因而在高压大容量系统中一般采用绝缘栅双极晶体管(IGBT);而在特大容量系统中,一般采用可关断晶闸管(GTO)作为功率元件。

依据IEEE2000-929和UL1741标准,所有并网逆变器必须具有防孤岛效应功能。孤岛效应是指当电网因电气故障、误操作或自然因素等原因中断供电时,光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态并切离电网,使光伏并网发电系统与周围的负载形成一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛。

为了保证电网和逆变器安全可靠运行,逆变器与电网的有效隔离及逆变器接地技术也十分重要。电气隔离一般采用变压器。在三相输出光伏发电系统中,其接地方式可参照国际电工委员会规定的非接地(I-T)方式、单个保护接地(T-T)方式和变压器中性线直接接地,而用电设备的外壳通过保护线(PE)与接地点金属性连接(T-N)。