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1、并网光伏发电系统励磁涌流抑制方法研究苏小玲，韩民晓，刘海军（华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206）摘要:在探讨太阳能并网变压器励磁涌流产生的原因及其影响因素的基础上,分析现有励磁涌流抑制方法的优缺点,提出了一种抑制变压器励磁涌流的新方法.该方法采用V-f-t控制,考虑了励磁非线性和剩磁的影响,通过设置不同的V-f-t曲线抑制励磁涌流并进行比较.仿真实验表明,选择合适的函数曲线可以有效的抑制光伏并网变压器空载合闸时的励磁涌流.关键词：光伏并网；励磁涌流；逆变器控制中图分类号：TM932文献标识码：A[键入文字]光伏发电有离网和并网两种方式，过去,由于
2、太阳电池的生产成本居高不下,光伏发电多数被用于偏远的无电地区,而且以户用及村庄用的中小系统居多,都属于离网型用户。但是近年来,光伏产业及其市场发生了极大的变化,开始由边远农村地区逐步向城市并网发电、光伏建筑集成的方向快速迈进,太阳能己经全球性地由“补充能源”的角色被认可将是下一代“替代能源”。光伏发电的并网方式有：（1）无变压器方式：这种方式通过升压斩波器、逆变器和滤波器，直接与电力系统相连，造价适中，宜于小型轻量化，但存在直流分量流入系统的可能性。要对直流问题进行专门的考虑。（2）高频连接方式：高频逆变后，通过变压器隔离，再经过整流逆变与系统相连。这种电路也
3、设有隔离变压器，直流分量不会流入主电网，避免了直流偏磁，滤波器也易于设计，谐波水平低。不过高频电磁干扰问题严重,要采用滤波和屏蔽等抑制措施。（3）工频变压器方式：光伏输出经过平波，逆变滤波后，通过工频变压器与系统连接。采用工频隔离，避免了直流偏磁、减少了谐波。由于电路中的半导体器件少,可适应比较恶劣的使用条件。开关频率低,产生的电磁干扰小。虽然主变压器和滤波电感体积大,但是,可采用低频材料制造,成本并不高。这种方式是现在采用较为广泛的一种，所以以下的研究讨论针对工频变压器方式进行。工频变压器方式太阳能光伏并网系统结构如图1所示，首先太阳能电池组件将太阳光能转化
4、成电能的形式,并将电能调节成满足SPWM全桥逆变器需要的直流电压,然后经SPWM全桥逆变器逆变为交流，最后通过工频变压器变为电网电压等级。光伏系统的并网的控制方式有，软并网和硬并网两种方式，软并网方式首先将变压器并入电网，然后给逆变器法触发脉冲使其工作。硬并网方式是首先发触发脉冲使逆变桥处于工作状态，当满足并网条件时，通过控制让变压器并网。这两种并网方式在并网时，并网变压器都会产生励磁涌流现象。这对电气设备与电网都是不利的。传统的控制方法虽然可以在一定程度上抑制光伏并网变压器的励磁涌流，但是实现方法复杂，使得运行操作复杂化。投资成本，运行成本偏高。在硬并网方式
5、下采用V-t-f控制的方法可以有效地抑制励磁涌流，简化运行操作过程。图1光伏并网系统结构1并网变压器励磁涌流光伏系统采用软并网方式并网时，首先将变压器并入电网，然后给逆变器发触发脉冲使其工作。在符合并网条件时，闭合开关K2和接触器KM1将变压器并入电网。通常情况下，此时逆变桥左侧即电容两端的电压高于变压器一次侧的电压，所以逆变桥上的二极管均处于阻断状态。变压器一次侧相当于空载，从而导致变压器产生励磁涌流。硬并网方式是首先发触发脉冲使逆变桥处于工作状态，符合并网条件时通过控制让变压器并网。当逆变器处于逆变状态时，由于变压器二次侧空载，变压器内部也会产生励磁涌流现
6、象。设外施电压按正弦规律变化，则电压方程式为（1），一次绕组的匝数和电阻；[键入文字]一次绕组的全部磁通；外施电压有效值；外施电压初相角；激磁电流。考虑到电力变压器的电阻较小，<<,如果取正常运行时的平均电感作为整个瞬态过程期间的电感，即把电感视为常数，则代入到式（1）消去变量，便简化成只有变量的线性方程（2）式（2）全解有两个分量，即稳态分量和瞬态分量，即=+=（3）由于<<,则代入式（3）得=（4）式中，为稳态时的磁通幅值；C为积分常数，由初始条件决定。，为铁心剩磁。代入式（4）得磁通的解析式=—+（5）如果在时接通电源，瞬态分量的幅值最大，是最不利的情形
7、，在合闸后的半个周期稳态分量的瞬时值和暂态分量的瞬时值相叠加可达2+。显然这时的磁路非常饱和，相应的激磁电流急剧增大，可达正常值得几百倍，或者说可达几倍额定电流。如果在初始角时接通电源，不含瞬态分量磁通，合闸后立即进入稳态。需要强调指出由于磁路的非线性，电感并非常数，从而激磁电流也并非按指数函数衰减。一般来讲，小型变压器的电阻较大，电抗较小，衰减也较快，约几个周期就可达到稳态。大型变压器的电阻较小，电抗较大，衰减也慢些，可能延续几秒。最初几个周期的冲击电流有可能使过电流保护装置误动作。所以，需要抑制并网变压器的励磁涌流现象。2并网变压器励磁涌流的仿真利用Mat
8、lab软件建立太阳能并网变压器励磁涌流
