廣受客戶歡迎的古瑞瓦特技術(shù)專題系列現(xiàn)在來(lái)到了第三期，本期分享的是組串式逆變器多機(jī)并聯(lián)諧振問(wèn)題分析，后續(xù)更多技術(shù)專題分享以及公司信息請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注古瑞瓦特官網(wǎng)www.growatt.com以及官方微信號(hào)Growatt_New_Energy。

一、并聯(lián)諧振問(wèn)題產(chǎn)生的背景

光伏規(guī)模日益增大，分布式光伏電站和大型地面光伏電站單體容量也越來(lái)越大。隨著組串式逆變器方案越來(lái)越多被廣大光伏業(yè)主所接納和應(yīng)用，在同一個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)下的逆變器數(shù)量越來(lái)越多，且部分并網(wǎng)點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電廠及負(fù)荷區(qū)，于是越來(lái)越多的業(yè)主開(kāi)始擔(dān)心組串式逆變器多機(jī)并聯(lián)諧振問(wèn)題，因?yàn)楣夥娬疽坏┌l(fā)生諧振問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致逆變器大面積脫網(wǎng)問(wèn)題，給業(yè)主造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

二、并聯(lián)諧振問(wèn)題及其危害是什么？

我們先看兩個(gè)歷史事故：

1831年，一支高歌凱旋的騎兵隊(duì)雄赳赳、氣昂昂地通過(guò)英國(guó)曼徹斯特附近的一座吊橋。洪亮而由節(jié)奏的“嗒、嗒、嗒”的馬蹄聲充分展示了隊(duì)伍的雄風(fēng)。然而，隨著一聲巨響，大橋突然倒塌，人馬紛紛墜入河中，死傷慘重。

1906年的某一天，俄國(guó)首都彼得格勒有一支全副武裝的沙皇軍隊(duì)正步伐整齊、不可一世地通過(guò)堅(jiān)固無(wú)比，縱然跑過(guò)千軍萬(wàn)馬也難以撼動(dòng)的愛(ài)妃華特大橋?？删驮谥笓]官正洋洋得意地指揮軍隊(duì)前進(jìn)時(shí)，突然橋身劇烈振動(dòng)起來(lái)。然后伴著一聲巨大的斷裂聲，大橋崩塌了。頓時(shí)，軍官、士兵、輜重、馬匹紛紛落水，馬嘶人叫，狼狽不堪。

以上兩起事故均由共振現(xiàn)象所引起。共振，振動(dòng)體在周期性變化的外力作用下，當(dāng)外力的頻率與振動(dòng)體固有頻率相等或相近時(shí)，振動(dòng)的幅度就急劇增大，共振所造成的危害超出人類的想象。

光伏電站中組串式逆變器產(chǎn)生并聯(lián)諧振的現(xiàn)象與大橋共振的現(xiàn)象十分相似。如果把逆變器比作士兵，大橋比作電網(wǎng)，當(dāng)并聯(lián)的逆變器多到一定數(shù)量的時(shí)候，在某個(gè)頻率點(diǎn)產(chǎn)生共振，即會(huì)導(dǎo)致“大橋倒塌“，即脫網(wǎng)。而且諧振的風(fēng)險(xiǎn)與電網(wǎng)的強(qiáng)弱也有直接關(guān)系，對(duì)于一些線路較長(zhǎng)，處于遠(yuǎn)端位置的電網(wǎng)環(huán)境，則更容易產(chǎn)生諧振脫網(wǎng)現(xiàn)象。

三、并聯(lián)諧振問(wèn)題的本質(zhì)原因分析

目前，市場(chǎng)上所有光伏逆變器廠商都標(biāo)示自己的產(chǎn)品總體諧波畸變率THD小于3%，即向電網(wǎng)系統(tǒng)注入的諧波總量不會(huì)超過(guò)本身基波3%。下圖3.1為大型光伏電站中組串式逆變器多機(jī)并聯(lián)示意圖。

圖3.1大型電站中組串式逆變器多機(jī)并聯(lián)方案示意圖

組串式逆變器多機(jī)并聯(lián)時(shí)可以等效為下圖3.2所示系統(tǒng)模型圖。

圖3.2大型電站中組串式逆變器多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)模型圖

當(dāng)光伏電站采用組串式逆變器多機(jī)并聯(lián)時(shí)，系統(tǒng)總體的諧波畸變率可以表示為：

上述分析表明：理論上講，系統(tǒng)如果是穩(wěn)定的，當(dāng)每臺(tái)光伏逆變器總體諧波畸變率THD小于3%，那么系統(tǒng)總體諧波畸變率小于3%。

四、并聯(lián)諧振問(wèn)題的解決方法

通過(guò)分析并聯(lián)諧振問(wèn)題的本質(zhì)原因，結(jié)合光伏并網(wǎng)逆變器的應(yīng)用實(shí)際情況，我們找到了該問(wèn)題的解決方法，通過(guò)調(diào)整光伏并網(wǎng)逆變器的軟件控制算法進(jìn)行阻抗匹配，從本質(zhì)上消除系統(tǒng)阻抗影響，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。具體實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果如下：

圖4.1未加入控制算法的電網(wǎng)波形

從上圖4.1可以看到，未加入控制算法前，系統(tǒng)電流波形出現(xiàn)嚴(yán)重振蕩，系統(tǒng)處于非常不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖4.2加入控制算法后的電網(wǎng)波形

從上圖4.2可以看到，加入控制算法之后，系統(tǒng)電流波形幾乎沒(méi)有發(fā)生振蕩，系統(tǒng)處于十分穩(wěn)定狀態(tài)。

結(jié)論：光伏電站系統(tǒng)由于存在系統(tǒng)阻抗，使光伏逆變器多機(jī)并聯(lián)存在不穩(wěn)定因素，而且隨著光伏逆變器并聯(lián)的數(shù)目增多，這個(gè)系統(tǒng)阻抗對(duì)于光伏逆變器系統(tǒng)穩(wěn)定的影響越來(lái)越大，從而導(dǎo)致并聯(lián)諧振的發(fā)生。Growatt公司產(chǎn)品采用獨(dú)創(chuàng)性的控制算法，能夠降低系統(tǒng)阻抗對(duì)逆變器的影響，徹底消除此種不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而有效避免并聯(lián)諧振問(wèn)題的發(fā)生。