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传感器对光伏并网发电的影响分析

发布时间:[2014-7-30]  查看次数:1063


传感器对光伏并网发电的影响分析

  近年来,光伏产业发展迅速,在电力供应中扮演的角色逐渐突显,越来越多的分布式光伏发电体系接入到配电网中,对传统的配电网络提出了新的挑战,同时也对光伏发电技能有了更高的要求,并网前输出高质量的电流才能保证光伏电源对配电网的晦气影响减到最小。

  光伏电源对配电网的影响主要包含:升高接人点电压、导致电压波动、写入电流谐波和直流重量、直流侧接地故障、非正常孤岛等。

  一、直流重量产生的原因

 直流重量产生的最根本原因是逆变器输出的高频SPWM波中含有必定的直流重量。逆变器输出脉宽调制波中含有直流重量的原因能够归结为以下几点:

  给定正弦信号波中含有直流重量

  这种情况多发生在模拟控制的逆变器中,正弦波给定信号由模拟器材产生,因为所用元器材特性的差异,给定正弦波信号本身就含有很小的直流重量。选用闭环波形反馈控制,输出电流波形和给定波形基本一致,从而导致输出交流电流中也含有必定程度的直流重量。

  脉冲分配及死区形成电路导致的直流重量

  控制体系产生的SPWM信号需经过脉冲分配及死区形成电路分相、设置死区,再经驱动电路隔离、放大后驱动开关管。其中元件参数的分散性会导致死区时间不同,即各管每次导通时间中的损失不一致,从而逆变器输出中包含直流重量。

  开关管特性不一致

  即使控制电路产生的脉宽调制波完全对称,因为主电路中功率开关管特性的差异,如导通时饱满压降不同以及关断时存储时间的不一致等,这些均会造成输出SPWM波正负的不对称,从而导致输出电流中含有直流重量。

  控制体系反馈通道的零点漂移导致的直流重量

  1)检查元件的零点漂移:逆变器引进输出反馈控制,不可防止要选用各种检查元件,最常用的是电压、电流霍尔传感器。这些传感器通常都存在零点和温度漂移,因为这些漂移的存在,使得输出电流中含有直流重量

  2)A/D转换器的零点漂移:在全数字控制的逆变器中,检查元件检查到的输出电流还需经过A/D转换器把模拟量转化为数字量,并由处理器按必定的控制规律进行运算。同检查元件一样,A/D转换器也存在零点漂移,同样会造成输出交流电流中含有直流重量。

  二、直流重量的危害

  直流重量主要对配电网中的隔离变压器、电流式漏电断路器、电流型变压器、计量仪表等造成晦气影响。因为这些设备中都有磁芯,直流重量的存在简单造成磁路的饱满,导致电流式漏电断路器误动作,变压器或互感器饱满、发热、产生谐波和噪音等,导致整个体系的运行故障乃至瘫痪。

  直流写入量的按捺是光伏并网的关键问题之一,IEEEStd.929-2000中规则,光伏体系并网电流中直流重量必须小于体系额定电流的0.5%,美国的规则是不超过每相电流额定值的0.5%,国标GB/Z19964-2005《光伏发电站接入电力体系技能规则》中规则直流重量不该超过其交流额定值的1%,同时《500kW光伏发电并网逆变器技能规范》中要求直流电流不该大于逆变器输出电流额定值的0.5%.

  三、直流重量的按捺

  直流重量的按捺能够经过合理的规划参数匹配来实现,在并网前选用隔离变压器是按捺直流重量的有用办法。

  但近十几年来,因为技能的进步以及成本的压力,去掉隔离变压器可带来更高的效率并减少生产成本,不带隔离变压器的光伏电源逆变器应用越来越广泛。

  对于不带隔离变压器的体系,通常会选用脉宽调制技能的光伏电源逆变器能够按捺直流重量输出。

  选用合理的检查元件也能够有用减少直流重量。

  四、直流重量的检查

  直流重量的检查通常选用闭环电流传感器,闭环电流传感器具有精度高,线性差错小受外界搅扰小的特色。对于直流重量的检查与通常的电流检查不同,叠加在交流信号的的直流重量幅值都很小,对传感器的要求也会更高。

  电流传感器通常都会有零点差错、温度漂移线性差错,这些差错都会对直流重量造成影响,有些能够经过电路规划及软件算法,有些则不防止地存在。选择合适的传感器,合理地使用传感器,有用减少电流传感器对直注重量的影响。

  下面我们以CASR50-NP为例来分析,这些差错对直流重量影响的程度,以及如何消除和减小影响。CASR系列是LEM针对光伏应用开发的一款低温漂、体积小的传感器,有6A,15A,25A和50A四种规格。

  线性差错εl:±0.1%,零点失调值Vout:2.5±0.05,零点温漂TCVout:±0.7ppm/K,增益温漂TCV:max±40ppm/K.

  这些参数在对分布式光伏逆变器并网中对直流重量会有多大影响呢,我们来逐个分析。

  线性差错:因为被测的有用电流是交流信号,那么在磁路中的磁滞曲线是一个对称曲线,在正半周和负半周产生的线性差错也是对称的,对于直流重量来说,是能够相互抵消的,所以线性差错的大小不会影响直流重量的写入量的大小。磁滞曲线见下图所示。

  零点漂移值:因为传感器零点失调值是一固定值,在光伏电源体系中,能够经过软件修正或去掉零点失调值,以消除对直流写入量的影响。

  温漂:这个参数随温度的改变而改变,无法防止,直接对直流写入量产生影响,在光伏并网体系中必须考虑。

  因为检查的信号中含有交流和直流信号民,传感器的综合差错仅仅影响交流,直流量的经过积分来取得,这些差错会在正、负半周抵消,综合上述差错分析,CASR输出信号对影响直流写入量的参数主要是温度漂移差错。

  以并网电流为30Arms,用CASR50-NP传感器检查并网电流,在85°C条件下的对直流重量有影响的差错为:

  总差错=TCV_OUT+TCG=0.12%+0.24%=0.36%这个差错远远优于0.5%的要求,能够满足逆变器对直流量测量的要求。