Wat is die voordele van gespleente winding-transformateurs in rooster-gekoppelde fotovoltaiese kragstasies?
Sonenergie, as 'n skoon en hernubaar energiebron, is 'n kardinale nuwe energie wat in China ondersteun word. Dit het rykdom aan teoretiese voorrade (17 000 miljard ton standaardkoumyl ekwivalent per jaar) en enorme ontwikkelingspotensiaal. Fotovoltaïese kragopwekking, wat voorheen hoofsaaklik afgeleë in afgeleë areas geopereer het, beweeg nou vinnig na gebou-integreerde fotovoltaïese en grootskale woestyn-gebaseerde nettoegesteunde projekte.
Hierdie artikel ontleed spalk-winding-transformers in nettoegesteunde fotovoltaïese kragstasies deur middel van teoretiese analise en ingenieurswesevalle.
1 Hoofkringverbandkenmerke van Nettoegesteunde Fotovoltaïese Kragstasies
Die hoofkring van fotovoltaïese kragstasies is sterk verbonde met omvormeropstellings: verspreide omvormers is geskik vir gebou-integreerde projekte, terwyl sentraliseerde omvormers vir woestynfotovoltaïese kragstasies voorkeurlik is (om die optimale kragopwekkingseffek onder uniforme beligting via sentrale Maksimum Krag Punt Volg - MPPT te bereik).
Egter, meer reeks of groter kapasiteit omvormers is nie altyd voordelig nie - kabelafstand, spanningsval en koste-prestasie moet oorweeg word. Daarom word die kablelengtes van reeks na kombinatiebokse tot omvormers en die areas van fotovoltaïese blokke bepaal deur investering-teruggawe-verhoudings. Vir ekonomiese optimalisering varieer die kapasiteit van sentraliseerde omvormers tipies tussen 500 kW en 630 kW.
Nettoegesteunde fotovoltaïese kragstasies gebruik hoofsaaklik drie hoofkringverbandskemas (soos in Figuur 1 getoon). Die enkelreekskema (met opstaptransformers) is eenvoudig maar vereis 'n groot aantal transformers. Die groot-eenheidkema (wat opstaptransformers insluit) is die hoofstroomontwerp, wat koste en effektiwiteit doeltreffend in balans hou.
Hierdie artikel bespreek die voordele van die gebruik van spalk-winding-transformers vir uitgebreide eenheidbedraading. In vergelyking met gewone dubbel-winding-transformers bestaan elke fase van 'n dubbele spalk-winding transformer uit 'n hoëspanningswinding en twee laespanningswindings. Die laespanningswindings het dieselfde spanning en kapasiteit, maar slegs swak magnetiese koppeling tussen hulle, soos in Figuur 2 getoon.
Hierdie transformer het tipies drie bedryfsmodes: deurgegaan bedryf, half-deurgegaan bedryf, en verdeel bedryf. Wanneer 'n paar takke van die spalkwinding parallel gelykgestel word tot 'n totale laespanningswinding teen die hoëspanningswinding, word dit deurgegaan bedryf genoem, en die kortsluitimpedans van die transformer word deurgegaan impedans X1 - 2. Wanneer een tak van die laespannings-spalkwinding teen die hoëspanningswinding werk, word dit half-deurgegaan bedryf genoem, en die kortsluitimpedans word half-deurgegaan impedans X1 - 2'. Wanneer een tak van die spalkwinding teen 'n ander tak werk, word dit verdeel bedryf genoem, en die kortsluitimpedans word verdeel impedans X2 - 2'.
2 Voordele van Spalk-Winding-Transformers
Vir makliker bespreking, word tegniese parameters van volwasse produkte aangehaal vir kwantitatiewe vergelyking met gewone dubbel-winding-transformers. Neem 'n 2500 kVA spalk-winding-transformer: 37 ± 2×2.5% / 0.36 kV / 0.36 kV, 50 Hz, kortsluitreaktanspersentasie 6.5%, volledige deurgegaan reaktanspersentasie 6.5%, half-deurgegaan reaktanspersentasie 11.7%, verdeelkoëffisiënt < 3.6%. Berekeninge gee:
Volledige deurgegaan reaktans: X1 - 2 = X1 + X2 // X2
Half-deurgegaan reaktans: X1 - 2' = X1 + X2
Per-eenheid waardes:
Hoëspanningskant tak reaktans:
Laespanningskant tak reaktans:
2.1 Vermindering van Kortsluitstroom
Tydens 'n kortsluit by d1 in Figuur 2, het die kortsluitstroom drie komponente: van die stelsel (hoëspanningskant, met nie-afneembare periodieke komponente), nie-fout-tak I''p1, en fout-tak I''p2. Vir die laespanningskruisbreek op die fout-tak, word sy breekkapasiteit oorweeg deur die som van die stelsel- en nie-fout-tak-strome. Met 'n spalk-winding-transformer:
Stelsel-gedien kortsluitstroom:
Inverter-type verdeelde krag kortsluitstroom is 2–4 keer die nomiestroom (duur 1.2–5 ms, 0.06–0.25 siklusse), en die nie-fout-tak-stroom is ~4 kA. Vir 'n gewone dubbel-winding-transformer (vir vergelykbaarheid, neem aan uk% = 6.5, dieselfde as die volledige deurgegaan reaktanspersentasie van die spalk-winding-transformer uk1 - 2%:
Die per-eenheid reaktans is：
Die stelsel-gedien kortsluitstroom is：
met bykomende bydraes van nie-fout-takke. Duidelik verminder die gebruik van spalk-winding-transformers vir uitgebreide eenheidbedraading die breekkapasiteitsvereiste vir laespanningskant takkruisbreekers betydelik.
Neem aan dat die parameters van die parallelle module volledig dieselfde is en die MPPT-beheerparameters van die omvormers dieselfde is. Dan, C1 = C2 = C, L1 = L2 = L, en die induktorstroom van elke omvormer is:
Dit kan gesien word dat die induktorstroom van elke omvormer uit twee dele bestaan: Die eerste is die lade stroom, wat dieselfde is vir albei omvormers; die tweede is die sirkulerende stroom, wat verband hou met die amplitude, fase, en frekwensieverskille van die omvormers se uitsetspannings.
Tans is die hoofbeheerlogika vir omvormers in PV-kragstasies Maksimum Krag Punt Volg (MPPT). Soncelmodule het interne en eksterne weerstande. Wanneer MPPT-beheer hierdie weerstande op 'n sekere tydstip gelyk maak, werk die PV-module by die maksimum kragpunt. Neem Figuur 3 as voorbeeld, die aktiewe krag P1 en reaktiewe krag Q1 uitgesê deur Omvormer 1 is:
2.3 Behoud van Spanning van Nie-fout-takke
Neem Figuur 2 en 3 as voorbeeld, fotovoltaïese kragstasies gebruik gewoonlik 'n sentraliseerde omvormer-transformer-opstelling, en die kabelimpedans tussen die omvormer en transformer is verwaarloosbaar. Met 'n gewone dubbel-winding-transformer, val die spanning van die nie-fout-tak na nul potensiaal. In hierdie geval word relaibele beskerming gewoonlik gebruik om die operasie van die nie-fout-tak kruisbreekers te vertraag om die fout-verwyderingsbereik te verminder. Egter, hierdie metode mag nie die beskermingsvereistes vir fotovoltaïese kragstasies bevredig nie. As die verwyderingstyd van die fout-tak die laespanningsride-durende vermoë van die omvormer oorskry, sal die nie-fout-tak gedwing word om van die net af te tree, wat die risiko van die uitbreiding van die foutbereik verhoog.
Met 'n spalk-winding-transformer, weens die bestaan van verdeelimpedans, is die kortsluitstroom wat deur die stelsel verskaf word, gelykstaande aan die half-deurgegaan modus van die spalk-winding-transformer. Die kortsluitstroom wat deur die nie-fout-tak omvormer verskaf word, is gelykstaande aan die verdeelmodus van die spalk-winding-transformer. Op die oomblik van kortsluit, is die uitsetspanning U''2 van die nie-fout-tak omvormer I''s × X'2+ I''p2× (X''2 + X'''2). Aangesien die hoëspanningskant 'n oneindige stelsel is, volgens die vorige bespreking, is I''s veel groter as I''p2. Daarom deklaar die eerste deel I''s × X'2 nie af nie en is groter as die tweede deel I''p2 × (X''2 + X'''2).
Berekeninge wys dat . Die uitsetspanning van die nie-fout-tak omvormer kan ten minste by ongeveer 0.5Un behou word. Volgens die laespanningsride-durende vereistes van die fotovoltaïese krag
stasie, is die verwyderingstyd groter as 1 s (50 siklusse). Dus, kan die uitgebreide eenheidbedraading met spalk-winding-transformers betroubaar die vereiste bevredig dat die nie-fout-tak nie van die net afgetrek word nie binne die verwyderingstyd van die fout-tak kruisbreekers.
3 Gevolgtrekking
Spalk-winding-transformers word wyd in ingenieurswese gebruik, veral geskik vir nettoegesteunde fotovoltaïese kragstasies. Soos bespreek, hul voordele lê hoofsaaklik in die vermindering van kortsluitstroom, beperking van werksirkulerende stroom, en behoud van die spanning van nie-fout-takke. Op grond van ingenieurswese-ontwerpe voorbeelde, lewer hierdie artikel 'n teoretiese analise van hul toepassingsvoordele in fotovoltaïese kragstasies, wat sekere riglyne bied vir die keuse van bedraadingvorms en toerusting in nettoegesteunde fotovoltaïese kragstasieprojekte.
