功率因數、三相不平衡度、直流分量均是光伏逆變器并網(wǎng)電能質(zhì)量的關(guān)鍵特征值。功率因數過(guò)小、三相電壓不平衡、直流分量過(guò)大等異常狀況都會(huì )對電網(wǎng)正常運行造成嚴重的影響，如過(guò)低的功率因數可能導致供電系統電壓損失和線(xiàn)路損耗增加、三相不平衡會(huì )直接影響負載端設備的安全運行、過(guò)大的直流分量會(huì )影響電網(wǎng)輸出波形，對電力線(xiàn)路的安全運行造成影響等。

　　因此，光伏逆變器測試系統必須對功率因數、三相不平衡度、直流分量參數進(jìn)行驗證測試，以確保逆變器輸出電能質(zhì)量符合電網(wǎng)并網(wǎng)要求。本文著(zhù)重介紹國標對相關(guān)參數限值要求、測試系統拓撲構成及相關(guān)試驗操作要求。

一光伏逆變器功率因數、三相不平衡度、直流分量限值要求

01光伏逆變器功率因數要求

　　當逆變器輸出有功功率大于其額定功率的50%時(shí)，功率因數應不小于0.98(超前或滯后)；輸出有功功率在20%~50%之間時(shí)，功率因數應不小于0.95(超前或滯后)。

　　功率因數cosφ計算公式為：

　　式中：

　　Pout——逆變器輸出總有功功率；

　　Qout——逆變器輸出總無(wú)功功率。

02光伏逆變器三相不平衡度要求

　　逆變器并網(wǎng)運行時(shí)(三相輸出)，引起接入電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)的三相電壓不平衡度不應超過(guò)GB/T 15543-2008規定的限值。逆變器引起該點(diǎn)負序電壓不平衡度一般不超過(guò)1.3%，短時(shí)不超過(guò)2.6%。根據連接點(diǎn)負荷情況及安全運行要求可做適當變動(dòng)，但必須滿(mǎn)足負序電壓不平衡度應不超過(guò)2%，短時(shí)不得超過(guò)4%的要求。

03光伏逆變器直流分量要求

　　逆變器額定功率并網(wǎng)運行時(shí)，向電網(wǎng)饋送的直流電流分量應不超過(guò)其輸出電流額定值的0.5%或5mA，取二者中較大值。

二光伏逆變器功率因數、三相不平衡度、直流分量測試平臺

圖示1：光伏逆變器功率因數、三相不平衡度、直流分量測試平臺

　　如上圖所示為光伏逆變器功率因數、三相不平衡度、直流分量測試平臺構成拓撲圖，主要由太陽(yáng)能光伏模擬電源、被試逆變器、RLC負載、電網(wǎng)模擬電源、WP4000變頻功率分析儀等構成。

　　太陽(yáng)能光伏模擬電源可有效模擬光伏電池板直流電量的輸入；通過(guò)調節RLC負載，模擬不同輸出功率點(diǎn)的狀態(tài)變化；WP4000變頻功率分析儀完成逆變器輸出端電壓、電流參量采樣、測量；上位機分析軟件可實(shí)時(shí)獲取實(shí)時(shí)測試結果及瞬態(tài)波形參數，完成各特征參量的分析測試工作。

01功率因數測試

　　將逆變器置于正常工作狀態(tài)下，測量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率輸出狀態(tài)下，逆變器輸出端的功率因數，以驗證是否滿(mǎn)足國標國標限值要求。

02三相平衡度測試

　　將逆變器啟動(dòng)并置于正常工作狀態(tài)，測量逆變器30%PN、50%PN、75%PN、100%PN輸出功率狀態(tài)下的三相不平衡度。

　　對于設備供電引起的電壓負序不平衡度測量值的10min方均根的95%概率大值，以及測量值中的最大值應不大于要求規定值。

　　三相不平衡度測量?jì)x器應滿(mǎn)足測量要求，儀器記錄周期為3s，按方均根取值。電壓輸入信號基波分量的每次測量取10個(gè)周波的間隔。對于離散采樣的三相不平衡度ε的測量推薦下式計算：

　　式中：

　　εk——在3s內第k次測得的三相不平衡度；

　　m——在2s內均勻間隔取值數(m≥6)。

03直流分量測試

　　將逆變器置于正常工作狀態(tài)下，測量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率輸出狀態(tài)下輸出端的直流分量，連續采樣時(shí)間不少于1min，且要求直流分量滿(mǎn)足國標限值范圍。

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