前言

分布式光伏發電項目用于扶貧已經被廣泛接受，弱電網主要為早期建設并且沒有經過改造的電網，主要電氣表征為阻抗高、框架弱、 抵抗沖擊電流的能力低。

光伏電站在弱電網環境下運行，需要逆變器對高阻抗電網有較強的適應能力，并且不會因為逆變器并聯導致諧振現象，從而故障擴大。小固將簡單介紹弱電網與諧振的概念及危害，并簡單分析不同逆變器在高阻抗條件下的應用表現。

弱電網、諧振的概念

1弱電網

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

2諧振

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

弱網高阻抗諧振的危害

1.抬高逆變器并網端電壓，導致逆變器報電網電壓過高而脫網。

當電網阻抗Rg與Lg很大時，逆變器輸出電流Iac會在Rg與Lg上產生很大的壓降，會造成逆變器并網端電壓快速上升，最終導致逆變器報電網電壓過高而脫網。

圖1：電壓超限引起脫網的現場測試波形

2.諧振會導致逆變器過流脫網

弱網條件下的單機高阻抗諧振或者多機并聯諧振會引起逆變器輸出電流震蕩，電感異常聲響；輸出特性變差，嚴重的會導致逆變器過流脫網。

下圖是現場測試波形：

不同逆變器的應用表現

國內主流逆變器廠家在高阻抗電網下的應用都積累了一些經驗，分別采取了不同的算法和控制機制，但同時有部分廠家的逆變器在現場應用及模擬環境中無法正常使用。以下為某一廠家逆變器在弱網環境下的實際表現：

1測試方法

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狀況。輸出電感從低到高進行測試，要求逆變器可以滿載帶2mH。

2測試數據

接線圖如下所示：

圖4 測試示意

設置PV曲線電壓點為最大MPPT電壓或者0.8倍PV最大開路電壓，輸出接市電，輸出接入的電感由小到大進行測試，直到逆變器報錯或重連，記錄相關現象和結果。

分別在PV額定電壓和PV電壓低的情況下重復step2的測試，記錄相關結果。

以下為測試結果：

3測試波形

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

圖5 不同測試條件，未加高阻抗算法第三方逆變器的測試波形

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

圖6 不同測試條件，未加高阻抗算法第三方逆變器的測試波形

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

圖7 不同測試條件，未加高阻抗算法第三方逆變器的測試波形

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狀況。輸出電感從低到高進行測試，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，沒有高阻抗兼容算法的逆變器輸出電流都會發生震蕩，電流忽大忽小，導致輸出功率不穩定， 嚴重時會發生過流，造成逆變器停機，多次過流后容易損壞逆變器，出現炸機現象。同時電流震蕩會嚴重影響電網質量，可能對用戶家用電器造成不良影響。

諧振抑制方法

現在解決諧振的辦法有無源阻尼法、APF等，它們能暫時抑制諧振問題，但是其增加了成本，并且以犧牲系統效率，損失發電量為代價。

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下系統的穩定性的諧振抑制方法，得以較好的解決了弱網條件下諧振的問題。

下面是某個現場加入諧波抑制算法前后對比的波形

圖8 加入諧波抑制算法前測試波形 圖9 加入諧波抑制算法后測試波形

可以看出，加入諧波抑制算法后高阻抗得到了很好的抑制，逆變器可以持續穩定的運行。

除此之外，還需同時在控制機制上采用多種策略，包括：重復控制和動態的PI參數、特定諧波抑制、死區補償等。（這部分有機會再與大家詳細討論）

結 語

逆變器做為光伏系統生產管理的“芯”，不僅需要滿足目前的標準中要求的功能和保護，更需要滿足在應用過程中產生的新的要求，特別是目前國內光伏分布式市場，隨著系統成本的降低，光伏已經被更多的終端客戶所接受。

保護好光伏市場是所有光伏人的初衷，為光伏系統選擇合適的組件、逆變器、支架以及配電設備是圓夢這個初衷的第一步，也是關鍵一步。