Correção do fator de potência para sistemas de inversores solares

A correção do fator de potência para sistemas de inversores solares deve considerar os controles de potência reactiva do inversor, a variação da produção solar, os limites de exportação, a corrente harmônica e o ponto onde a empresa de energia mede o fator de potência. Uma planta pode parecer bem corrigida à tarde e ficar fora de série depois do pôr do sol se os capacitores fixos permanecerem conectados. O projeto deve coordenar os controles do inversor, o equipamento SVG ou APFC e os modos de operação do local, em vez de forçar todos os dispositivos a perseguirem o mesmo valor do fator de potência.

O Página do produto CNBYG SVG fornece contexto do produto para a compensação de corrente dinâmica reativa. Antes de aplicar qualquer valor-alvo, confirme a faixa de operação do fabricante do inversor, os requisitos do código da rede, as configurações da borda do CT e as proteções.

A produção solar cria um ponto de operação em movimento

A produção de energia fotovoltaica varia com a irradiação, a movimentação das nuvens, a redução da produção, a gestão de baterias e a tensão da rede. A carga do local também pode mudar ao mesmo tempo. Portanto, a corrente neta no ponto de conexão comum pode mudar de positivo para negativo, mesmo quando a carga do local permanece constante. Além disso, o inversor pode ser programado para controlar a tensão, a potência reactiva ou o fator de potência, deixando menos corrente disponível para a potência ativa.

Mapar os inversores fotovoltaicos, transformador, medidor principal, banco de capacitores, SVG, bateria, alimentadores de plantas e ponto de controle de exportação. Capturar as imagens de noite, madrugada, meio-dia, transição de nuvens, corte de energia, pôr do sol e o caso de carga máxima da planta. Registar kW, kvar, tensão, corrente, definição de PF, THD, modo do inversor e direção de exportação/importação.

Tabela de decisão de correção solar

Defina o ponto de acoplamento comum

Escreva o valor-alvo no ponto de conexão comum ou no limite aprovado pelo medidor. Declare se o valor-alvo corresponde à PF real, à PF deslocável, à kvar, à tensão de suporte ou a um requisito de exportação específico da empresa. O mesmo inversor solar pode apresentar uma PF diferente do medidor de consumo, pois o medidor inclui o corrente de magnetização do transformador e as cargas locais da fábrica.

Verifique a relação CT, polaridade, fase, carga e referência de tensão. Compare a exibição do inversor, o medidor da planta, a exibição do SVG e um analisador independente durante a importação e a exportação. Guia de compensação de corrente reativa SVG explica como um limite de medição pode fazer com que uma unidade que funcione corretamente pareça ineficaz.

Funções de inversor e SVG

Um inversor pode fornecer potência reativa, fator de potência ou controle de tensão. Um SVG pode corrigir a carga combinada no PCC e responder quando a produção solar muda. Um banco de capacitores pode fornecer uma potência base em kvar, mas isso pode se tornar excessivo à noite. Escolha qual controlador é primário para cada modo de operação e bloqueie ou limite os demais quando a capacidade for compartilhada.

O Guia de tensão da grade e capacidade do SVG explica por que as mudanças de tensão alteram o fluxo do conversor para um valor dado de kvar. Se o conversor reservar o fluxo para a potência ativa, a capacidade reativa restante será menor. Se o SVG também filtrar os harmônicos ou a desequilíbrio, reserve esse fluxo antes de definir uma meta de PF.

Utilize um cálculo de carga líquida medido

No PCC, mede a potência ativa e passiva em condições de importação e exportação. Se um valor-alvo de PF for especificado, estimar a demanda passiva com:

[
Q_c = P\left(\tan(\cos^{-1}PF_1)-\tan(\cos^{-1}PF_2)\right)
]

Utilize a convenção de sinal do medidor de energia. Verifique a corrente trifásica na tensão mais baixa com (I_Q=Q/(\sqrt{3}V_{LL})). Não use o valor kW na placa do painel fotovoltaico como requisito de correção. Use a carga líquida medida, o modo inversor e a redução prevista.

Operação noturna de teste separadamente. Um capacitor fixo dimensionado para a carga diurna da planta pode fazer com que a PCC esteja no estado de liderança quando a fotovoltaica estiver em zero e só restarem o transformador ou a carga auxiliar. Defina uma regra de carga mínima e de fotovoltaica para cada fase com comutação.

Planeamento dos modos de operação e das transições

Crie uma tabela de modos para a noite, o nascer do sol, a produção solar normal, a transição de nuvens, a redução de produção, a carga da bateria, a descarga da bateria, o limite de exportação e a interrupção da rede. Para cada modo, especifique o controle do inversor, o alvo do SVG, o estado do capacitor, a borda do CT e a opção de fallback. Utilize um deadband e um delay para que o limite de nuvens não cause uma mudança repetida.

Se o site tiver um gerador ou modo de ilha, coordene os controles de anti-islanding e do gerador do inversor solar com o plano de compensação reativa. Guia de requisitos de instalação do SVG abrange a instalação de refrigeração, entrada do cabo e acesso ao serviço. Lista de verificação para a implementação do SVG pode estruturar a evidência da mudança de modo.

Testes de aceitação

Noite de teste, nascer do sol, meio-dia, transição de nuvens, corte de energia, exportação e caso de maior carga da planta. Registro de kW, kvar, tensão, corrente sincronizados; valor de PF, THD, modo do inversor, produção solar, estado do capacitor, corrente do SVG, estado da bateria e alarmes. Confirmação de que o medidor PCC e o inversor utilizam a marca e a limitação esperados.

Verifique se o PCC não fica fora do intervalo acordado após o pôr do sol. Verifique se o controle de tensão não fica desregulado quando tanto o inversor quanto o SVG estiverem ativados. Para obter informações sobre o método de medição, consulte Item do catálogo IEC 61000-4-30 e siga as especificações do projeto.

Erros comuns a evitar

Não defina uma meta de PF para o inversor sem verificar se ele utiliza o terminal do inversor ou o PCC. Não deixe um banco de capacitores na mesma loop de controle sem uma regra noturna. Não assuma que os dados do meio-dia abrangem as transições de nuvens ou a exportação. Não reserve todo o fluxo do inversor para a potência ativa e, então, promova suporte reativo ilimitado.

Outra falha comum é a mudança simultânea do inversor e do ganho do SVG. Faça uma mudança controlada, salve os valores antigos e verifique a tabela de modos completos antes de ativar a próxima função. Revise o plano após uma nova bateria, atualização do firmware do inversor ou alteração na posição do transformador.

Manter um registro do modo solar

Para cada execução de comissionamento, registre a irradiância ou a potência solar, a potência ativa, o kvar constante, a tensão, a corrente, a definição de PF, o modo de controle do inversor, o limite de potência reactiva, o estado de corte de energia, o estado do capacitor e a corrente do SVG. Marque se o PCC está importando ou exportando energia. Uma tração curta deve incluir uma transição de nuvem ou uma rampa controlada para que a resposta de cada controlador possa ser separada.

Guarde o diagrama de uma linha e as posições dos CT junto com a tabela de modos. Se um novo inversor, bateria ou transformador for adicionado, atualize a borda antes de alterar o alvo. Revise novamente o caso noturno após qualquer alteração no estágio do capacitor. Quando o inversor atingir um limite de corrente, registre qual função foi reduzida e se o local permaneceu dentro da faixa de tensão e PF aprovada.

Use uma sequência controlada: verifique a leitura do PCC com os compensadores desativados, ative um controlador, aguarde que a carga total se estabilize e, em seguida, ative a próxima função aprovada. Mantenha os valores antigos e uma configuração de rollback. Essa evidência ajuda a equipe de operações a entender se a má PF decorre de uma mudança no perfil solar, de um conflito entre os controladores ou de uma verdadeira falta de capacidade reativa.

O registro do modo final deve indicar a produção solar mínima e máxima, a faixa de importação e exportação, a faixa de tensão, o controlador ativo, as fases bloqueadas e a decisão de aceitação exata. Se uma transição de nuvens ou um teste noturno não estiverem disponíveis, marque essa limitação claramente e agende uma nova execução, em vez de considerar um registro feito à tarde como uma aprovação completa.

Mantenha a fonte de tempo e o intervalo de média com o registro. Uma média de exportação de cinco minutos não pode ser comparada diretamente com uma tração de inversor rápido. Quando o proprietário da usina alterar o requisito de PF da rede, atualize a tabela de modo, a hierarquia do controlador e os limites de aceitação juntos.

Registre também se o inversor estava seguindo o controle de tensão, kvar ou PF durante cada execução. Essa única marcação geralmente explica por que o valor nominal de potência passou a variar quando a potência ativa foi reduzida.

Perguntas frequentes

Pode um inversor solar corrigir sozinho o fator de potência do local?

Por vezes, sim; no entanto, a sua capacidade de resposta depende do modo de operação, da potência ativa e do limite de corrente do fabricante. Pode não ser adequado para cargas noturnas ou mudanças rápidas de carga.

Por que o PF fica à frente à noite?

A produção de energia solar cai enquanto os capacitores fixos, a capacidade do cabo ou as configurações do inversor VAR permanecem. É necessária uma regra de carga mínima noturna e controles coordenados.

O SVG e o inversor devem controlar a tensão?

Somente com uma hierarquia aprovada, deadband e atraso. Dois controladores iguais podem caçar ou trocar corrente reativa.

O que deve ser testado antes da aceitação?

Noite de teste, nas horas do nascer e do pôr do sol, no meio-dia, com nuvens, transições de corte de energia, exportação e carga, com leituras sincronizadas do PCC e do inversor, estado de modo, alarmes e estado do capacitor/SVG.

Conclusão

A correção do fator de potência nos sistemas de inversor solar é um problema de controle variável com o tempo. Definir a PCC, separar o comportamento de importação e exportação, coordenar as prioridades do inversor e do SVG e incluir uma regra noturna para os capacitores. Validar todos os modos de operação para que o local permaneça dentro dos limites de fator de potência e tensão quando a produção solar mudar.

Vídeo neutro: fundo com fator de potência

A palestra do NPTEL abaixo fornece contexto educacional neutro sobre fator de potência e potência reactiva. Não se trata de uma recomendação de produto.