光伏并網(wǎng)逆變器防逆流功能的PSIM仿真研究

【摘要】提出了一種集成在光伏并網(wǎng)逆變器內(nèi)部的防逆流方案，并進(jìn)行了PSIM建模仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案的有效性。

【關(guān)鍵詞】光伏并網(wǎng)逆變器；防逆流；PSIM仿真

引言[1-2]

在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保護(hù)市電網(wǎng)不受任何影響和沖擊，需要防止光伏系統(tǒng)電力不饋入市電網(wǎng)，稱為防逆流。所謂逆流，是指當(dāng)光伏系統(tǒng)產(chǎn)生剩余電力時(shí)將該電能送入市電網(wǎng)。本文提出了一種集成在光伏并網(wǎng)逆變器內(nèi)部的防逆流方案，并通過PSIM建模仿真驗(yàn)證了所提方案的有效性。

1.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)防逆流點(diǎn)的選擇[3]

1.1防逆流系統(tǒng)的通常工作方式

1）防逆流的監(jiān)測(cè)方式

正向功率監(jiān)測(cè)：正向功率小于設(shè)定值時(shí)觸發(fā)防逆流動(dòng)作

正向電流監(jiān)測(cè)：正向電流小于設(shè)定值時(shí)觸發(fā)防逆流動(dòng)作

逆向功率監(jiān)測(cè)：逆向功率大于設(shè)定值時(shí)觸發(fā)防逆流動(dòng)作

2）防逆流的動(dòng)作方式

切斷并網(wǎng)點(diǎn)：直接切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接來避免逆流

停止逆變器工作：通過逆變器控制回路停止其工作來避免逆流

降低逆變器功率：通過逆變器控制回路降低其功率來避免逆流

1.2防逆流監(jiān)測(cè)點(diǎn)通常設(shè)置的位置

防逆流監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置選擇依據(jù)為：

1）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)的上級(jí)回路

2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)下端負(fù)載容量盡量大（如主變壓器低壓側(cè)）

3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)與光伏系統(tǒng)距離在可靠通信距離以內(nèi)

2.光伏并網(wǎng)逆變器防逆流方案[4]

本文以500kW光伏并網(wǎng)逆變器為例，對(duì)防逆流方案進(jìn)行介紹。防逆流方案集成在光伏并網(wǎng)逆變器內(nèi)部，監(jiān)測(cè)方式采用逆向功率監(jiān)測(cè)，動(dòng)作方式采用降低逆變器功率。圖1所示為500kW光伏并網(wǎng)逆變器防逆流電氣控制框圖。檢測(cè)交流電網(wǎng)供電回路三相電壓、電流，三相電壓、電流各對(duì)應(yīng)相分別作乘后相加，其和經(jīng)剪切頻率為50Hz的低通濾波器濾波得到功率直流量，該功率直流量與給定逆向功率設(shè)定閥值Panti_ref作差，其差值經(jīng)比例系數(shù)k后送給電壓外環(huán)。如果電網(wǎng)供電回路逆功率大于Panti_ref，防逆流控制立即降低光伏并網(wǎng)逆變器的輸出功率。

3.光伏并網(wǎng)逆變器防逆流方案PSIM仿真

根據(jù)500kW光伏并網(wǎng)逆變器防逆流電氣控制框圖，建立了相應(yīng)PSIM仿真模型，如圖2所示。為了驗(yàn)證該方案的有效性，又建立了500kW光伏并網(wǎng)逆變器不帶防逆流功能的PSIM仿真模型，如圖3所示。

圖4為光伏并網(wǎng)逆變器防逆流功能仿真波形圖。圖5為光伏并網(wǎng)逆變器不帶防逆流功能仿真波形圖。圖4、圖5中，仿真波形從上至下依次為：逆變器輸出的功率POWER_inverter、負(fù)載消耗的功率POWER_load、電網(wǎng)吸收的功率POWER_grid。由圖4、圖5可以看出，增加了防逆流功能后，逆變器的輸出功率降低了，使得逆流到電網(wǎng)的功率大大減小了，從而驗(yàn)證了防逆流方案的有效性。

4.結(jié)論

為保護(hù)市電網(wǎng)不受任何影響和沖擊，國內(nèi)的并網(wǎng)系統(tǒng)，尤其是工業(yè)/產(chǎn)業(yè)用光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)大多數(shù)會(huì)設(shè)置防逆流裝置。本文提出了一種集成在光伏并網(wǎng)逆變器內(nèi)部的防逆流方案，并通過PSIM建模仿真驗(yàn)證了所提方案的有效性。