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光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試方法詳解

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  • 發(fā)布時間:2016/6/7 16:35:00
  • 作者:ly_yinhe

  功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量均是光伏逆變器并網(wǎng)電能質(zhì)量的關鍵特征值。功率因數(shù)過小、三相電壓不平衡、直流分量過大等異常狀況都會對電網(wǎng)正常運行造成嚴重的影響,如過低的功率因數(shù)可能導致供電系統(tǒng)電壓損失和線路損耗增加、三相不平衡會直接影響負載端設備的安全運行、過大的直流分量會影響電網(wǎng)輸出波形,對電力線路的安全運行造成影響等。

  因此,光伏逆變器測試系統(tǒng)必須對功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量參數(shù)進行驗證測試,以確保逆變器輸出電能質(zhì)量符合電網(wǎng)并網(wǎng)要求。本文著重介紹國標對相關參數(shù)限值要求、測試系統(tǒng)拓撲構成及相關試驗操作要求。

光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量限值要求

01光伏逆變器功率因數(shù)要求

  當逆變器輸出有功功率大于其額定功率的50%時,功率因數(shù)應不小于0.98(超前或滯后);輸出有功功率在20%~50%之間時,功率因數(shù)應不小于0.95(超前或滯后)。

  功率因數(shù)cosφ計算公式為:

  式中:

  Pout——逆變器輸出總有功功率;

  Qout——逆變器輸出總無功功率。

02光伏逆變器三相不平衡度要求

  逆變器并網(wǎng)運行時(三相輸出),引起接入電網(wǎng)的公共連接點的三相電壓不平衡度不應超過GB/T 15543-2008規(guī)定的限值。逆變器引起該點負序電壓不平衡度一般不超過1.3%,短時不超過2.6%。根據(jù)連接點負荷情況及安全運行要求可做適當變動,但必須滿足負序電壓不平衡度應不超過2%,短時不得超過4%的要求。

03光伏逆變器直流分量要求

  逆變器額定功率并網(wǎng)運行時,向電網(wǎng)饋送的直流電流分量應不超過其輸出電流額定值的0.5%或5mA,取二者中較大值。

光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試平臺

光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試平臺

圖示1:光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試平臺

  如上圖所示為光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試平臺構成拓撲圖,主要由太陽能光伏模擬電源、被試逆變器、RLC負載、電網(wǎng)模擬電源、WP4000變頻功率分析儀等構成。

  太陽能光伏模擬電源可有效模擬光伏電池板直流電量的輸入;通過調(diào)節(jié)RLC負載,模擬不同輸出功率點的狀態(tài)變化;WP4000變頻功率分析儀完成逆變器輸出端電壓、電流參量采樣、測量;上位機分析軟件可實時獲取實時測試結果及瞬態(tài)波形參數(shù),完成各特征參量的分析測試工作。

01功率因數(shù)測試

  將逆變器置于正常工作狀態(tài)下,測量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率輸出狀態(tài)下,逆變器輸出端的功率因數(shù),以驗證是否滿足國標國標限值要求。

02三相平衡度測試

  將逆變器啟動并置于正常工作狀態(tài),測量逆變器30%PN、50%PN、75%PN、100%PN輸出功率狀態(tài)下的三相不平衡度。

  對于設備供電引起的電壓負序不平衡度測量值的10min方均根的95%概率大值,以及測量值中的最大值應不大于要求規(guī)定值。

  三相不平衡度測量儀器應滿足測量要求,儀器記錄周期為3s,按方均根取值。電壓輸入信號基波分量的每次測量取10個周波的間隔。對于離散采樣的三相不平衡度ε的測量推薦下式計算:

  式中:

  εk——在3s內(nèi)第k次測得的三相不平衡度;

  m——在2s內(nèi)均勻間隔取值數(shù)(m≥6)。

03直流分量測試

  將逆變器置于正常工作狀態(tài)下,測量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率輸出狀態(tài)下輸出端的直流分量,連續(xù)采樣時間不少于1min,且要求直流分量滿足國標限值范圍。

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