简述光伏逆变器输出无功功率的原理

广东工业大学 简俊威 莫 超 钟其源 黄 强

简述光伏逆变器输出无功功率的原理

广东工业大学 简俊威 莫 超 钟其源 黄 强

分布式光伏电站可以通过控制并网逆变器的无功调节能力为电网提供电压支撑并作出一定量的无功补偿，当光伏有功出力为额定值时，逆变器是可实现以0．9以上的功率因数并网的，从而更好地提高光伏电站的无功控制能力。

无功输出；光伏发电；功率因数

1.光伏逆变器无功单相模式理论分析

下面来分析一下分布式光伏并网逆变器工作于无功补偿模式下的输出情况，其单相等效电路图如图1所示。

图1 无功补偿模式下的光伏系统等效电路

由图1所示不难推出矢量关系式为：

其中，δ为与之间的夹角。

图2 无功补偿模式下的光伏系统矢量关系

由式(1)忽略系统损耗等效电阻R可得：

电网向逆变器注入的有功功率和无功功率分别为：

观察式(6)和式(7)可得如下结论：

(a)当δ＜0时，则对应P＞0，此时逆变器从电网中吸收功率，其中有一部分补偿逆变器的消耗，其余的则用来为电容器组充电，从而提高母线的电压。

(b)当δ＞0时，则对应P＜0，此时逆变器向电网提供功率，即光伏发电系统出于发电状态，母线电压值将会有一定幅度的降低。

(c)当Vs＜Vg时，则对应Q＜0，此时逆变器发出无功（容性）。

(d)当Vs＞Vg时，则对应Q＞0，此时逆变器吸收无功（感性）。

2.光伏逆变器经耦合电感并网分析

当δ比较小时，逆变器应以发出无功功率为主，此时由式(7)可知无功功率的大小主要取决于与的幅值差；而当逆变器向电网发出有功功率时，有功的大小正比于δ（见图3）。

需要注意的是，分布式光伏发电系统的逆变器无功补偿能力是有其限制性，由逆变器所发的有功功率与其容量大小所决定，三者间的函数关系如下：其中表示并网逆变器无功调节能力的最大值；Smax表示并网逆变器的容量；Pact表示光伏电站瞬时所发的有功功率大小。

图3 光伏发电通过逆变器经耦合电感并网示意图

3.结语

本文通过对光伏逆变器的单相模式理论分析以及其经耦合电感并网这两个角度来阐述光伏逆变器无功功率的原理，为实际工程应用提供了科学理论的支持，具有一定的指导作用。

[1]邱必力．并网光伏逆变器并网特性研究[D]．华南理工大学,2016．

[2]周林,晁阳,廖波,晁朋飞,杨明．低压网络中并网光伏逆变器调压策略[J]．电网技术,2013,37(09)：2427-2432．[2017-09-08]．DOI：10．13335/j．1000-3673．pst．2013．09．017．

distributed photovoltaic power plant can control the grid through the reactive capacity of the inverter to provide voltage support for the grid and make a certain amount of reactive power compensation，when the photovoltaic power output for the rated value，the inverter can be achieved to 0.9 or more Power factor grid，so as to better improve the reactive power control capacity of photovoltaic power plants.

reactive power output；photovoltaic power generation；power factor