簡述光伏逆變器輸出無功功率的原理

廣東工業大學 簡俊威 莫 超 鐘其源 黃 強

簡述光伏逆變器輸出無功功率的原理

廣東工業大學 簡俊威 莫 超 鐘其源 黃 強

分布式光伏電站可以通過控制并網逆變器的無功調節能力為電網提供電壓支撐并作出一定量的無功補償，當光伏有功出力為額定值時，逆變器是可實現以0．9以上的功率因數并網的，從而更好地提高光伏電站的無功控制能力。

無功輸出；光伏發電；功率因數

1.光伏逆變器無功單相模式理論分析

下面來分析一下分布式光伏并網逆變器工作于無功補償模式下的輸出情況，其單相等效電路圖如圖1所示。

圖1 無功補償模式下的光伏系統等效電路

由圖1所示不難推出矢量關系式為：

其中，δ為與之間的夾角。

圖2 無功補償模式下的光伏系統矢量關系

由式(1)忽略系統損耗等效電阻R可得：

電網向逆變器注入的有功功率和無功功率分別為：

觀察式(6)和式(7)可得如下結論：

(a)當δ＜0時，則對應P＞0，此時逆變器從電網中吸收功率，其中有一部分補償逆變器的消耗，其余的則用來為電容器組充電，從而提高母線的電壓。

(b)當δ＞0時，則對應P＜0，此時逆變器向電網提供功率，即光伏發電系統出于發電狀態，母線電壓值將會有一定幅度的降低。

(c)當Vs＜Vg時，則對應Q＜0，此時逆變器發出無功（容性）。

(d)當Vs＞Vg時，則對應Q＞0，此時逆變器吸收無功（感性）。

2.光伏逆變器經耦合電感并網分析

當δ比較小時，逆變器應以發出無功功率為主，此時由式(7)可知無功功率的大小主要取決于與的幅值差；而當逆變器向電網發出有功功率時，有功的大小正比于δ（見圖3）。

需要注意的是，分布式光伏發電系統的逆變器無功補償能力是有其限制性，由逆變器所發的有功功率與其容量大小所決定，三者間的函數關系如下：其中表示并網逆變器無功調節能力的最大值；Smax表示并網逆變器的容量；Pact表示光伏電站瞬時所發的有功功率大小。

圖3 光伏發電通過逆變器經耦合電感并網示意圖

3.結語

本文通過對光伏逆變器的單相模式理論分析以及其經耦合電感并網這兩個角度來闡述光伏逆變器無功功率的原理，為實際工程應用提供了科學理論的支持，具有一定的指導作用。

[1]邱必力．并網光伏逆變器并網特性研究[D]．華南理工大學,2016．

[2]周林,晁陽,廖波,晁朋飛,楊明．低壓網絡中并網光伏逆變器調壓策略[J]．電網技術,2013,37(09)：2427-2432．[2017-09-08]．DOI：10．13335/j．1000-3673．pst．2013．09．017．

distributed photovoltaic power plant can control the grid through the reactive capacity of the inverter to provide voltage support for the grid and make a certain amount of reactive power compensation，when the photovoltaic power output for the rated value，the inverter can be achieved to 0.9 or more Power factor grid，so as to better improve the reactive power control capacity of photovoltaic power plants.

reactive power output；photovoltaic power generation；power factor