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热门关键词:变压器 稳压器 调压器 直流稳压电源 变频电源
SG-60KVA光伏隔离变压器
2017-04-10

产品名称:汉能光伏隔离配电柜

电压比380v变380v 380v变220v电源相数三相额定功率20KVA 30KVA40KVA
防潮方式开放式冷却方式自然冷却冷却形式干式
频率特性50/60HZ品牌田津电器绕组形式双绕组
铁心形式心式铁心形状EI型外形结构立式




由于光伏发电的特殊性,光伏并网系统大规模的投入势必会给电网的可靠性和稳定性带来隐患,如:谐波、闪变、直流偏磁、过电压等。因此,有必要研究合适的方案来解决上述问题。一种简单有效的方法是在电网和并网逆变器之间加入田津电器隔离变压器,起隔离逆变器和电网的作用。
 
 

  三相隔离变压器常用的联接方式主要有星形/image1.png

星形接线(Y/Y)、星形/三角形接线(Y/Δ)、三角形/星形接线(Δ/Y)3种。采用不同联接方式的隔离变压器对抑制谐波、直流偏磁等问题,在效果上存在一定的差异。因此有必要对光伏并网系统中隔离变压器的联接方式进行深入研究,确定一种较合适的工频变压器联接方式,促进大容量光伏并网电站的发展。

Δ/Y联接方式,中采用的是Y/Y联接方式。基于上述背景,本文对隔离变压器的3种联接方式进行了应用研究,通过Matlab仿真与实验测试确定了一种较合适的工频变压器联接方式。1 隔离变压器的作用隔离变压器在单级式光伏并网逆变系统中非常重要,其性能好坏不仅关系到变压器本身的效率、发热等问题,而且决定着整个变换器的技术性能,甚至导致功率管的损坏和逆变失败。此时,变换电压已不再是隔离变压器的**功能,它还有许多其他重要的作用 [7-9] 。
1)电气隔离:使用变压器来实现光伏电源与电网之间的电气隔离。2)阻止电流的直流分量注入电网:由于直流电不会导致磁通量的变化,因此光伏逆变系统的直流分量将不会通过隔离变压器流入电网。3)抗干扰作用:一定联接方式的变压器可以消除3次及3的整数倍次谐波,降低高次谐波、电压波动对电网的影响。4)稳定电压作用:当系统发生故障时,可以有效地抑制光伏逆变系统的谐振过电压和稳态过电压。2 隔离变压器联接方式的选择2.1 谐振和过电压问题当电网侧的某条输电线路因故障或各种情况需要退出运行时,一般会将供电电源线切除。此后,若光伏系统没有检测出异常情况并继续向线路供电,则此时输电线路中仍存在电压,可能会出现谐振和过电压问题。图1为隔离变压器采用星形/三角形联接方式的光伏并网系统示意图,其中二次线圈采用三角形接法,没有接地系统。当发生单相接地故障时,图1中两非故障相的照明设备将承受线电压,超过了照明设备的额定电压。一般光伏系统的负荷比较小,若继续向其他输电线路的用户供电,将会引起非常严重的后继事故,最终可能危及到光伏系统的安全运行。此外,输电线路中的残留电压也会对维修人员的生命安全造成威胁。即使光伏系统的继电保护装置能够检测出异常状态,电气设备亦会经历一个短暂的过电压状态。通过上述分析可以得出:如果隔离变压器的二次绕组采用非接地联接方式,那么将会导致谐振过电压和稳态过电压,危害电气设备及光伏系统等。因此,在选择隔离变压器的联接方式时,一定要确
保电网侧绕组有效接地。2.2 电网系统故障的检测问题光伏并网发电系统的输出端联接有隔离变压器时,变压器的联接方式对于电网异常状态的检测
有一定的影响,其联接方式的选择必须遵循利于故障检测这一原则。否则,当电网因故障或维修而停止供电时,用户端的光伏并网发电系统若不能及时检测出停电状态而继续供电,那么就会形成一个由光伏发电系统和周围负载组成的电网无法掌控的自给供电孤岛。在各种故障类型中,单相接地故障是最常见的,其短路电流的大小与零序阻抗有关。如果隔离变压器的二次电网侧没有接地源,零序阻抗将会非常大,将无法计算零序电流,进而增大了光伏发电系统检测单相接地故障的难度,致使一些电气设备承受过电压的危害面分析一下隔离变压器采用Δ/Yn(D,y11)联接方式,当电网系统发生单相接地短路故障时的电流分布情况。
(2)因此,不管三相中的哪一相发生单相接地短路故障,映射到光伏发电系统侧总会有两个电流来表85征电网系统的这一故障。这样,过电流保护装置就
能够可靠地检测出系统故障。所以,隔离变压器网侧绕组的可靠接地不仅能够抑制光伏发电系统的过电压问题,而且还有利于光伏发电系统有效地检测出电网系统故障。但是,传统电力系统的低压配电网运行过程中中性点是不接地的,所以在低压配电网并网的工频变压器网侧绕组应该根据电网调度的要求合理配置接地情况。
2.3 系统谐波问题
大量理论和实验研究表明,基于传统线性整流的大功率电力电子器件和转换装置将产生大量的谐波。如果这些谐波注入到电网中,就会对电网造成污染,这是**允许的。因此,有必要采取措施,抑制谐波。选择合理的隔离变压器联接方式可以达到降低3的整数倍次谐波的目的。在基波频率下,三相交流电,是彼此落后120°的,三个交流电势;三相交流电的三次谐波,是彼此落,后360°的三个交流电势,即同相位。这样当三相交流电路采用星形接法时,三次谐波在零线上相加;
当三相交流电路采用三角形接法时,三次谐波在三角形闭合回路上相加形成环流而消耗在绕组内。故采用Yn/Δ接法和Δ/Yn接法的工频变压器,在对相交流电变压的同时,对三次谐波起到阻断能耗的
作用,阻止其流入电网。

综上所述,可以得出选择隔离变压器联接方式的

3个基本原则:1)能够减小进网电流的谐波含量;

2)能够完成电网接地故障的检测;

3)确保电网侧绕组有效接地。

3 仿真和实验研究
在实际工程中,有些逆变器厂家采用Yn/Δ接
法,而有些厂家采用Δ/Yn接法,本文针对这2种情况
进行了仿真和实验研究。
3.1 仿真研究 仿真系统参数如下:光伏电池模型**额定输出功率900 W,**功率点电压为306 V,开关频率
为9 600 Hz,占空比为0.65,三相全桥逆变器,三相隔离变压器变比为120/380,额定功率为1 500 W。文中
对隔离变压器Yn/Δ接法和Δ/Yn接法进行了仿真研究,仿真结果如图2和图3所示。图2给出了2种联接方式下的隔离变压器输出进网电流波形图,图3给

出了2种联接方式下的对应电流的FFT频谱分析图。

通过比较以上2图,可以得出以下结论:

1)从谐波的角度分析,

2种接法都能够有效地减小进网电流的谐波含量,体现了联接方式选择原则的第一条原则,但Δ/Yn接法电流波形的THD相对2)从抑制直流分量的角度分析,2种接法都能起到对直流分量的抑制作用,使其输出电流直流分量含量较低,Δ/Yn接法略微优于Yn/Δ接法。

3.2 实验研究
实验系统参数如下:直流母线电压为300 V,开关频率为9 600 Hz,占空比为0.5,三相全桥逆变器,分别对Y/Δ接法和Δ/Y接法进行了实验研究,实验

结果如图4和图

5所示。图4为隔离变压器采用Y/Δ联接方式时,变压器输出电压及其FFT频谱分析图。图


5为隔离变压器采用Δ/Y联接方式时,变压器输出电压及其FFT频谱分析图。通过比较图4和图5,可以看出变压器采用Δ/Y联接方式输出的电压波形质量要好于采用Y/Δ联接方式时的波形质量。从谐波总畸变率也可以说明Δ/Y联接方式优于Y/Δ联接方式,变压器采用Δ/Y联接方式的THD为3.6%,采用Y/Δ联接方式的T为4.1%。

综上分析,实验结果与仿真结果一致,充分论证了Δ/Yn联接是一种相对较合适的联接方式。
4 结论
本文通过仿真与实验,研究了光伏并网系统中
田津电器隔离变压器的联接方式对系统谐波、谐振及过电压、电网故障的检测等问题的影响,得到以下结论:
1)田津电器隔离变压器能够有效起到电气隔离的作用。
2)田津电器隔离变压器能够抑制系统谐波,减少对电网的影响。
3)选择田津隔离变压器联接方式的3个基本原则:减小进网电流的谐波含量;利于电网接地故障的检

测;确保电网侧绕组有效接地。

注:功率输入输出电压可根据客户要求定制!

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