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光伏逆变器功率因数、三相不平衡度、直流分量测试方法详解

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  • 发布时间:2016/6/7 16:35:00
  • 作者:ly_yinhe

  功率因数、三相不平衡度、直流分量均是光伏逆变器并网电能质量的关键特征值。功率因数过小、三相电压不平衡、直流分量过大等异常状况都会对电网正常运行造成严重的影响,如过低的功率因数可能导致供电系统电压损失和线路损耗增加、三相不平衡会直接影响负载端设备的安全运行、过大的直流分量会影响电网输出波形,对电力线路的安全运行造成影响等。

  因此,光伏逆变器测试系统必须对功率因数、三相不平衡度、直流分量参数进行验证测试,以确保逆变器输出电能质量符合电网并网要求。本文着重介绍国标对相关参数限值要求、测试系统拓扑构成及相关试验操作要求。

光伏逆变器功率因数、三相不平衡度、直流分量限值要求

01光伏逆变器功率因数要求

  当逆变器输出有功功率大于其额定功率的50%时,功率因数应不小于0.98(超前或滞后);输出有功功率在20%~50%之间时,功率因数应不小于0.95(超前或滞后)。

  功率因数cosφ计算公式为:

  式中:

  Pout——逆变器输出总有功功率;

  Qout——逆变器输出总无功功率。

02光伏逆变器三相不平衡度要求

  逆变器并网运行时(三相输出),引起接入电网的公共连接点的三相电压不平衡度不应超过GB/T 15543-2008规定的限值。逆变器引起该点负序电压不平衡度一般不超过1.3%,短时不超过2.6%。根据连接点负荷情况及安全运行要求可做适当变动,但必须满足负序电压不平衡度应不超过2%,短时不得超过4%的要求。

03光伏逆变器直流分量要求

  逆变器额定功率并网运行时,向电网馈送的直流电流分量应不超过其输出电流额定值的0.5%或5mA,取二者中较大值。

光伏逆变器功率因数、三相不平衡度、直流分量测试平台

光伏逆变器功率因数、三相不平衡度、直流分量测试平台

图示1:光伏逆变器功率因数、三相不平衡度、直流分量测试平台

  如上图所示为光伏逆变器功率因数、三相不平衡度、直流分量测试平台构成拓扑图,主要由太阳能光伏模拟电源、被试逆变器、RLC负载、电网模拟电源、WP4000变频功率分析仪等构成。

  太阳能光伏模拟电源可有效模拟光伏电池板直流电量的输入;通过调节RLC负载,模拟不同输出功率点的状态变化;WP4000变频功率分析仪完成逆变器输出端电压、电流参量采样、测量;上位机分析软件可实时获取实时测试结果及瞬态波形参数,完成各特征参量的分析测试工作。

01功率因数测试

  将逆变器置于正常工作状态下,测量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率输出状态下,逆变器输出端的功率因数,以验证是否满足国标国标限值要求。

02三相平衡度测试

  将逆变器启动并置于正常工作状态,测量逆变器30%PN、50%PN、75%PN、100%PN输出功率状态下的三相不平衡度。

  对于设备供电引起的电压负序不平衡度测量值的10min方均根的95%概率大值,以及测量值中的最大值应不大于要求规定值。

  三相不平衡度测量仪器应满足测量要求,仪器记录周期为3s,按方均根取值。电压输入信号基波分量的每次测量取10个周波的间隔。对于离散采样的三相不平衡度ε的测量推荐下式计算:

  式中:

  εk——在3s内第k次测得的三相不平衡度;

  m——在2s内均匀间隔取值数(m≥6)。

03直流分量测试

  将逆变器置于正常工作状态下,测量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率输出状态下输出端的直流分量,连续采样时间不少于1min,且要求直流分量满足国标限值范围。

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