Τι είναι τα πλεονεκτήματα των μετασχηματιστών με χωρισμένη πλεξίδα σε φωτοβολταϊκά παραγωγικά σταθμώρια που συνδέονται με το δίκτυο
Η ηλιακή ενέργεια, ως καθαρή και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, είναι μια βασική νέα ενέργεια που υποστηρίζεται στην Κίνα. Διαθέτει πλούσιες θεωρητικές προσόντα (17.000 δισεκατομμύρια τόνοι ισοδύναμου κανονικού άνθρακα ετησίως) και τεράστιο δυναμικό ανάπτυξης. Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, που προηγουμένως λειτουργούσε κυρίως εκτός δικτύου σε απομακρυσμένες περιοχές, εξελίσσεται τώρα γρήγορα προς την ολοκλήρωση με κτίρια και μεγάλα έργα συνδέσεις με το δίκτυο σε έρημα.
Αυτό το έγγραφο αναλύει τους διαχωρισμένους στροφοίχνους μετατροπέας σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που είναι συνδεδεμένες με το δίκτυο, μέσω θεωρητικής ανάλυσης και μηχανικών περιπτώσεων.
1 Βασικά χαρακτηριστικά κύκλων των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνδεδεμένων με το δίκτυο
Ο κύριος κύκλος των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι στενά συνδεδεμένος με τις διατάξεις των αντιστροφέων: οι διανεμημένοι αντιστρόφοι είναι κατάλληλοι για έργα ολοκλήρωσης με κτίρια, ενώ οι κεντρικοί αντιστρόφοι προτιμούνται για τις ερημικές φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις (για την επίτευξη της επιτυχημένης απόδοσης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της κεντρικής εντοπισμού του σημείου μέγιστης ισχύος - MPPT).
Ωστόσο, δεν είναι πάντα ωφέλιμο να έχετε περισσότερες σειρές ή αντιστρόφους μεγαλύτερης ικανότητας - πρέπει να ληφθούν υπόψη η απόσταση των καλωδίων, η πτώση τάσης και η σχέση κόστους-απόδοσης. Έτσι, οι μήκη των καλωδίων από τις σειρές στους συνδυαστές και στους αντιστρόφους καθώς και οι επιφάνειες των φωτοβολταϊκών μονάδων καθορίζονται από τις σχέσεις επένδυσης-επιστροφής. Για οικονομική βελτιστοποίηση, η ικανότητα των κεντρικών αντιστρόφων συνήθως είναι από 500 kW έως 630 kW.
Οι φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνδεδεμένες με το δίκτυο χρησιμοποιούν κυρίως τρεις βασικές σχεδίασης κύκλων (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1). Η μονοσειριακή σχεδίαση (με επιβαρυντικούς μετατροπείς) είναι απλή, αλλά απαιτεί πολλούς μετατροπείς. Η σχεδίαση μεγάλων μονάδων (συμπεριλαμβανομένων επιβαρυντικών μετατροπέων) είναι η κυρίαρχη σχεδίαση, ισορροπώντας αποτελεσματικά κόστος και απόδοση.
Αυτό το έγγραφο συζητάει τα πλεονεκτήματα της χρήσης διαχωρισμένων στροφοίχνων μετατροπέων για επεκτεταμένες συνδέσεις. Σε σύγκριση με τους κανονικούς διπλούς στροφοίχνους, κάθε φάση ενός διπλού διαχωρισμένου στροφοίχνου αποτελείται από έναν υψηλής τάσης στροφοίχνου και δύο χαμηλής τάσης στροφοίχνους. Οι στροφοίχνοι χαμηλής τάσης έχουν την ίδια τάση και ικανότητα, αλλά μόνο αδύναμη μαγνητική συνδέση μεταξύ τους, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.
Αυτός ο μετατροπέας έχει συνήθως τρεις λειτουργικές καταστάσεις: λειτουργία διαπέρασης, λειτουργία μισής διαπέρασης και λειτουργία διαχωρισμού. Όταν πολλές κλάδοι του διαχωρισμένου στροφοίχνου παραλληλοποιούνται σε έναν συνολικό χαμηλής τάσης στροφοίχνου για λειτουργία κατά τον υψηλής τάσης στροφοίχνου, ονομάζεται λειτουργία διαπέρασης, και η σύντομη συνδέση του μετατροπέα ονομάζεται αντίσταση διαπέρασης X1 - 2. Όταν ένας κλάδος του χαμηλής τάσης διαχωρισμένου στροφοίχνου λειτουργεί κατά τον υψηλής τάσης στροφοίχνου, ονομάζεται λειτουργία μισής διαπέρασης, και η σύντομη συνδέση ονομάζεται αντίσταση μισής διαπέρασης X1 - 2'. Όταν ένας κλάδος του διαχωρισμένου στροφοίχνου λειτουργεί κατά άλλον κλάδο, ονομάζεται λειτουργία διαχωρισμού, και η σύντομη συνδέση ονομάζεται αντίσταση διαχωρισμού X2 - 2'.
2 Πλεονεκτήματα των διαχωρισμένων στροφοίχνων μετατροπέων
Για ευκολία συζήτησης, αναφέρονται τεχνικά χαρακτηριστικά ωριμών προϊόντων για ποσοτική σύγκριση με κανονικούς διπλούς στροφοίχνους. Ας λάβουμε ως παράδειγμα έναν 2500 kVA διαχωρισμένο στροφοίχνου: 37 ± 2×2.5% / 0.36 kV / 0.36 kV, 50 Hz, ποσοστό αντίστασης σύντομης συνδέσης 6.5%, ποσοστό αντίστασης πλήρους διαπέρασης 6.5%, ποσοστό αντίστασης μισής διαπέρασης 11.7%, συντελεστής διαχωρισμού < 3.6%. Οι υπολογισμοί δίνουν:
Αντίσταση πλήρους διαπέρασης: X1 - 2 = X1 + X2 // X2
Αντίσταση μισής διαπέρασης: X1 - 2' = X1 + X2
Μονάδες ανά μονάδα:
Αντίσταση κλάδου υψηλής τάσης:
Αντίσταση κλάδου χαμηλής τάσης:
2.1 Μείωση της συνδέσης σύντομης σύνδεσης
Κατά την σύντομη σύνδεση στο d1 στο Σχήμα 2, η σύντομη σύνδεση έχει τρεις συνιστώσες: από το σύστημα (υψηλής τάσης, με μη διασκεδαζόμενες περιοδικές συνιστώσες), από τον μη αμφισβητούμενο κλάδο I''p1, και από τον κλάδο σύντομης σύνδεσης I''p2. Για τον χαμηλής τάσης συνδέστη στον κλάδο σύντομης σύνδεσης, η ικανότητα διακοπής του λαμβάνει υπόψη το άθροισμα των συνδέσεων του συστήματος και του μη αμφισβητούμενου κλάδου. Με έναν διαχωρισμένο στροφοίχνου:
Σύντομη σύνδεση που παρέχεται από το σύστημα:
Η σύντομη σύνδεση του ενεργοποιητή είναι 2-4 φορές την ρυθμισμένη σύνδεση (διάρκεια 1.2-5 ms, 0.06-0.25 κύκλοι), και η σύνδεση του μη αμφισβητούμενου κλάδου είναι ~4 kA. Για έναν κανονικό διπλό στροφοίχνου (για συγκριτικότητα, αναλογίζουμε uk% = 6.5, το ίδιο με το ποσοστό αντίστασης πλήρους διαπέρασης του διαχωρισμένου στροφοίχνου uk1 - 2%:
Η αντίσταση ανά μονάδα είναι：
Η σύντομη σύνδεση που παρέχεται από το σύστημα είναι：
με επιπλέον συνεισφορές από τους μη αμφισβητούμενους κλάδους. Είναι σαφές ότι η χρήση διαχωρισμένων στροφοίχνων για επεκτεταμένες συνδέσεις μειώνει σημαντικά την απαίτηση ικανότητας διακοπής των χαμηλής τάσης συνδέστη.
Υποθέτουμε ότι τα παράμετρα των παράλληλων μονάδων είναι εντελώς τα ίδια και οι παράμετροι ελέγχου MPPT των ενεργοποιητών είναι ίδιοι. Τότε, C1 = C2 = C, L1 = L2 = L, και η σύνδεση του ενδυνάμων σε κάθε ενεργοποιητή είναι:
Είναι εμφανές ότι η σύνδεση του ενδυνάμων σε κάθε ενεργοποιητή αποτελείται από δύο μέρη: Το πρώτο είναι η σύνδεση του φορτίου, η οποία είναι η ίδια για τους δύο ενεργοποιητές, και το δεύτερο είναι η περιστρεφόμενη σύνδεση, σχετική με την πλάτος, φάση και συχνότητα διαφορά των εξόδων τάσης των ενεργοποιητών.
Τώρα, η κύρια λογική ελέγχου των ενεργοποιητών στις φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις είναι ο Εντοπισμός Σημείου Μέγιστης Ισχύος (MPPT). Οι φωτοβολταϊκές μονάδες έχουν εσωτερική και εξωτερική αντίσταση. Όταν ο έλεγχος MPPT κάνει αυτές τις αντιστάσεις ίσες σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο, η φωτοβολταϊκή μονάδα λειτουργεί στο σημείο μέγιστης ισχύος. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το Σχήμα 3, η ενεργή ισχύς P1 και η μη ενεργή ισχύς Q1 που παράγεται από τον ενεργοποιητή 1 είναι:
2.3 Διατήρηση τάσης των μη αμφισβητούμενων κλάδων
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τα Σχήματα 2 και 3, οι φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις συνήθως χρησιμοποιούν μια συνεκτική διάταξη ενεργοποιητή-μετατροπέα, και η αντίσταση των καλωδίων μεταξύ του ενεργοποιητή και του μετατροπέα είναι αμελητέα. Με έναν κανονικό διπλό στροφοίχνου, η τάση του μη αμφισβητούμενου κλάδου πέφτει σε μηδενική δυναμικότητα. Σε αυτή την περίπτωση, συνήθως χρησιμοποιείται η προστασία μελλοντικής διασύνδεσης για να καθυστερήσει τη λειτουργία του μη αμφισβητούμενου κλάδου συνδέστη, για να μειωθεί ο χώρος αφαίρεσης της σύντομης σύνδεσης. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί να μην πληροί τις απαιτήσεις προστασίας των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων. Εάν ο χρόνος αφαίρεσης του κλάδου σύντομης σύνδεσης υπερβαίνει την ικανότητ
