Xử lý hiệu số công suất cho các hệ thống biến tần năng lượng mặt trời

Power factor correction for solar inverter systems must consider the inverter’s reactive-power controls, changing solar output, export limits, harmonic current and the point where the utility measures power factor. A plant can look well corrected at midday and become leading after sunset if fixed capacitors remain connected. The design should coordinate inverter controls, an SVG or APFC equipment and the site operating modes rather than forcing every device to chase the same PF target.

The Trang sản phẩm CNBYG SVG provides product context for dynamic reactive-current compensation. Confirm the inverter manufacturer’s operating envelope, grid-code requirements, CT boundary and protection settings before applying any target.

Sản lượng năng lượng mặt trời tạo ra một điểm hoạt động chuyển động

Đầu ra của máy biến tần thay đổi theo độ chiếu sáng, chuyển động của mây, việc cắt giảm điện, việc điều phối pin và điện áp lưới. Cường độ tải tại địa điểm kết nối chung cũng có thể thay đổi cùng lúc. Do đó, tổng trở kháng tại điểm kết nối chung có thể chuyển từ âm sang dương ngay cả khi tải tại nhà máy không thay đổi. Bộ biến tần cũng có thể được chỉ dẫn để điều khiển điện áp, công suất phản kháng hoặc hệ số công suất, để lại ít dòng điện hơn cho công suất hoạt động.

Xây dựng bản đồ các bộ biến tần PV, máy biến áp, đồng hồ chính, tủ điện tụ, SVG, pin, máy cấp điện và điểm kiểm soát xuất khẩu. Chụp ảnh ban đêm, bình minh, trưa, quá trình chuyển đổi mây, cắt giảm điện, hoàng hôn và trường hợp tải tối đa của nhà máy. Ghi lại kW, kvar, điện áp, dòng điện, định nghĩa PF, THD, chế độ biến tần và hướng xuất/nhập khẩu.

Bảng quyết định điều chỉnh năng lượng mặt trời

Xác định điểm nối chung

Viết mục tiêu ở điểm nối chung hoặc ranh giới của đồng hồ đo đã được phê duyệt. Bày tỏ rõ mục tiêu đó là PF thực sự, PF biến thiên, kvar, hỗ trợ điện áp hay là yêu cầu xuất khẩu riêng của nhà cung cấp dịch vụ. Cùng một biến tần năng lượng mặt trời cũng có thể báo cáo PF khác nhau so với đồng hồ doanh thu vì đồng hồ này bao gồm dòng điện từ nam châm của máy biến áp và tải điện tại nhà máy.

Kiểm tra tỷ lệ CT, điện trở, pha, tải và tham chiếu điện áp. So sánh màn hình hiển thị của biến tần, đồng hồ công suất, màn hình SVG và máy phân tích độc lập trong quá trình nhập và xuất dữ liệu. Hướng dẫn điều chỉnh dòng điện phản ứng SVG Giải thích làm thế nào ranh giới đo lường có thể khiến một đơn vị hoạt động chính xác trở nên không hiệu quả.

Phối hợp các chức năng của biến tần và SVG

Bộ biến tần có thể cung cấp công suất phản kháng, hệ số công suất hoặc điều khiển điện áp. Một SVG có thể điều chỉnh tải kết hợp tại PCC và phản ứng khi sản lượng năng lượng mặt trời thay đổi. Một hệ thống tụ điện có thể cung cấp một giá trị kvar cơ bản, nhưng nó có thể trở nên quá mức vào ban đêm. Chọn bộ điều khiển nào là chính cho từng chế độ hoạt động và chặn hoặc giới hạn các bộ khác khi có sự chia sẻ biên độ.

The Hướng dẫn về điện áp lưới và công suất SVG Giải thích lý do tại sao sự thay đổi điện áp làm thay đổi dòng điện của bộ chuyển đổi cho một kvar nhất định. Nếu bộ chuyển đổi dự trữ dòng điện cho công suất hoạt động, khả năng phản kháng còn lại sẽ ít hơn. Nếu SVG cũng lọc các xung hài hoặc mất cân bằng, trước khi thiết lập chỉ số PF, hãy dự trữ dòng điện đó.

Sử dụng phương pháp tính tải lưới có độ chính xác

Tại PCC, hệ thống đo lường năng lượng tích cực và tiêu cực trong điều kiện nhập khẩu và xuất khẩu. Nếu có mục tiêu PF được quy định, hãy ước lượng nhu cầu năng lượng tiêu cực bằng:

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

Sử dụng quy ước của đồng hồ đo doanh thu. Kiểm tra dòng điện ba pha ở điện áp thấp nhất với (I_Q=Q/(\sqrt{3}V_{LL})). Không sử dụng công suất định mức kW của tấm pin mặt trời làm yêu cầu điều chỉnh. Sử dụng tải ròng đo được, chế độ biến tần và dự kiến giảm tải.

Test night operation separately. A fixed capacitor sized for the plant’s daytime load may make the PCC leading when PV is zero and only transformer or auxiliary load remains. Define a minimum-load and minimum-PV rule for every switched stage.

Lập kế hoạch các chế độ hoạt động và quá trình chuyển đổi

Xây dựng bảng chế độ cho các chế độ ban đêm, bình minh, sản lượng năng lượng mặt trời bình thường, quá trình chuyển đổi mây, giới hạn sản lượng, sạc pin, xả pin, giới hạn xuất khẩu và mất điện lưới. Đối với mỗi chế độ, hãy ghi rõ điều khiển biến tần, mục tiêu SVG, trạng thái tụ điện, ranh giới CT và chế độ dự phòng. Sử dụng một khoảng trống và độ trễ để đảm bảo mép mây không gây ra việc chuyển đổi nhiều lần.

If the site has a generator or island mode, coordinate the solar inverter’s anti-islanding and generator controls with the reactive compensation plan. The Hướng dẫn về yêu cầu cài đặt SVG bao gồm việc làm mát, việc đưa cáp vào và việc tiếp cận dịch vụ. Danh sách kiểm tra khi vận hành SVG có thể cấu trúc các bằng chứng về sự thay đổi chế độ.

Kiểm thử chấp nhận

Đêm thử nghiệm, bình minh, giữa trưa, quá trình chuyển đổi mây, giới hạn tải, xuất khẩu và trường hợp tải cao nhất. Kỷ lục đồng bộ hóa về kW, kvar, điện áp, dòng điện, PF, THD, chế độ biến tần, sản lượng năng lượng mặt trời, trạng thái tụ điện, dòng điện SVG, trạng thái pin và cảnh báo. Xác nhận rằng đồng hồ PCC và máy biến tần đang sử dụng các chỉ số và giới hạn dự kiến.

Kiểm tra xem PCC không vượt quá phạm vi cho phép sau khi mặt trời lặn. Xác nhận rằng việc kiểm soát điện áp không bị gián đoạn khi cả bộ biến tần và SVG được bật. Để biết thêm thông tin về phương pháp đo lường, vui lòng tham khảo Đơn vị trong danh mục IEC 61000-4-30 và tuân thủ các thông số kỹ thuật của dự án.

Những sai lầm phổ biến cần tránh

Không nên đặt mục tiêu PF của biến tần mà không kiểm tra xem nó sử dụng đầu kết nối biến tần hay đầu kết nối PCC hay không. Không nên để một nhóm tụ điện trong cùng một vòng điều khiển mà không có quy tắc đêm. Không nên cho rằng dữ liệu vào buổi trưa bao gồm quá trình chuyển đổi mây hoặc xuất khẩu. Không nên dành toàn bộ dòng điện của biến tần cho công suất hoạt động và sau đó hứa hỗ trợ phản kháng không giới hạn.

Một lỗi phổ biến khác là thay đổi đồng thời bộ biến tần và bộ chuyển đổi điện áp. Thực hiện một thay đổi có kiểm soát, lưu các giá trị cũ và xác nhận bảng chế độ đầy đủ trước khi bật chức năng tiếp theo. Đánh giá lại kế hoạch sau khi thay thế pin, cập nhật phần mềm bộ biến tần hoặc thay đổi đầu nối biến áp.

Lưu giữ nhật ký chế độ năng lượng mặt trời

Đối với mỗi lần vận hành, hãy ghi lại mức độ chiếu sáng hoặc sản lượng năng lượng mặt trời, công suất hoạt động, mã kvar, điện áp, dòng điện, định nghĩa PF, chế độ điều khiển biến tần, giới hạn công suất phản kháng, trạng thái cắt giảm, trạng thái của tụ điện và dòng điện SVG. Đánh dấu xem PCC đang nhập khẩu hay xuất khẩu. Một dấu vết ngắn nên bao gồm sự chuyển đổi đám mây hoặc dải tốc độ điều khiển để phân tách phản hồi của từng bộ điều khiển.

Hãy lưu giữ sơ đồ một dòng và vị trí của CT cùng với bảng chế độ. Nếu thêm một biến tần, pin hoặc máy biến áp mới, hãy cập nhật ranh giới trước khi thay đổi mục tiêu. Kiểm tra lại trường hợp đêm sau bất kỳ thay đổi nào ở giai đoạn tụ điện. Khi biến tần đạt đến giới hạn dòng điện, hãy ghi lại chức năng nào đã được giảm và liệu vị trí này vẫn nằm trong dải điện áp và PF được phê duyệt hay không.

Sử dụng trình tự điều khiển: xác nhận kết quả đo PCC khi các bộ điều chỉnh đã tắt, bật một bộ điều khiển, chờ tải mạng ổn định, sau đó bật chức năng được phê duyệt tiếp theo. Giữ nguyên các giá trị cũ và thiết lập khôi phục. Chứng cứ này giúp nhóm vận hành hiểu được liệu tình trạng PF kém có phải do sự thay đổi cấu hình năng lượng mặt trời, xung đột bộ điều khiển hay thiếu hụt năng lực phản kháng thực sự.

Trong bản ghi chế độ cuối cùng nên ghi rõ sản lượng năng lượng mặt trời tối thiểu và tối đa, phạm vi nhập khẩu và xuất khẩu, phạm vi điện áp, bộ điều khiển hoạt động, các giai đoạn bị chặn và quyết định chấp nhận chính xác. Nếu không có thử nghiệm chuyển đổi mây hoặc thử nghiệm ban đêm, hãy đánh dấu giới hạn đó rõ ràng và lên lịch thử lại thay vì coi dấu vết vào buổi trưa là sự chấp thuận hoàn toàn.

Hãy giữ nguyên nguồn thời gian và khoảng thời gian trung bình trong quá trình ghi dữ liệu. Một mức trung bình xuất khẩu trong năm phút không thể được so sánh trực tiếp với dấu vết của máy biến tần tốc độ cao. Khi chủ nhà máy thay đổi yêu cầu PF của máy phát điện, hãy cập nhật cùng lúc bảng chế độ, cấu trúc bộ điều khiển và giới hạn chấp nhận.

Ngoài ra, hãy ghi lại xem trong mỗi lần chạy, biến tần có đang tuân theo điều khiển điện áp, kvar hay PF hay không. Nhãn hiệu này thường cho biết lý do tại sao chỉ số mục tiêu ban đầu thay đổi khi công suất hoạt động bị hạn chế.

Các câu hỏi thường gặp

Liệu một bộ biến tần năng lượng mặt trời có thể tự khắc phục sai số của hệ số công suất tại chỗ không?

Sometimes, but its reactive capability depends on operating mode, active-power output and the manufacturer’s current limit. It may not cover night load or fast net-load changes.

Tại sao PF lại dẫn đầu vào ban đêm?

Sản lượng điện biến đổi giảm trong khi điện trở cố định, điện trở cáp hoặc cài đặt biến tần VAR vẫn giữ nguyên. Cần áp dụng quy tắc tối thiểu tải vào ban đêm và điều khiển phối hợp.

Liệu cả SVG và inverter đều có thể điều khiển điện áp?

Chỉ với cấu hình hệ thống được phê duyệt, deadband và delay. Hai bộ điều khiển tương đương có thể săn mồi hoặc trao đổi dòng điện phản kháng.

Điều gì cần được kiểm tra trước khi chấp nhận?

Đêm thử nghiệm, bình minh, giữa trưa, mây mù, quá trình chuyển đổi tải và xuất/nhập điện, với các giá trị đồng bộ của PCC và biến tần, trạng thái chế độ, báo động và trạng thái của tụ điện/SVG.

Kết luận

Việc điều chỉnh hệ số công suất cho các hệ thống biến tần năng lượng mặt trời là một vấn đề điều khiển phụ thuộc vào thời gian. Xác định PCC, phân biệt các hành vi nhập/xuất, phối hợp ưu tiên của biến tần và SVG, và bao gồm quy tắc đêm cho các tụ điện. Xác nhận hiệu suất hoạt động của mọi chế độ để đảm bảo trang web duy trì phạm vi công suất và điện áp khi sản lượng năng lượng mặt trời thay đổi.

Video trung lập: nền có hệ số công suất

Bài giảng NPTEL dưới đây cung cấp bối cảnh giáo dục trung lập về hệ số công suất và công suất phản kháng. Bài giảng này không phải là khuyến nghị về sản phẩm.