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专家支招:如何抑制分布式光伏系统的电磁干扰

随着环境污染的加大及传统能源的日益紧缺,改善能源结构与发展可再生新能源,提高电能的质量已经成为我国能源发展的战略性措施。近年来太阳能发电以其资源丰富、无污染、建设周期短等优点引起了人们的广发关注。由于太阳能并网系统中使用了大量的电力电子器件,使系统的电磁兼容性问题突显出来,成为工程及科研人员关注的焦点,随着并网系统的增加影响其兼容性变得更加重要。光伏发电系统的电磁兼容要求

光伏发电

国家能源局2013年3月发布的光伏发电并网逆变器技术规范(NB/T 32004),规定了光伏并网系统所使用逆变器的技术要求及试验方法。对于电磁兼容(EMC)要求,标准作了详细规定,要求如下。


电磁兼容(EMC)要求,标准

电磁辐射骚扰限制

对于大型电站式光伏发电系统,多数位于远离使用端的偏远地区,可划分为A类环境,其传导发射及辐射发射要求可按A类设备规定的限值执行;对于分布式光伏发电系统,一般建于民宅及工厂屋顶,直接与公用电网连接,可划分为B类环境,电磁兼容标准按B类设备要求执行。

分布式光伏发电系统

分布式光伏工程又称屋顶工程,通常将发电系统放在屋顶。发电系统与用户距离很近,系统产生的电磁干扰、音频噪音、电能质量等问题很容易影响用户。这就对系统本身相对于集中式光伏系统提出了更高的要求,比如在电磁兼容、在安全隔离、在噪音的控制等方面。尤其是在比较重要的场合,比如政府机关、学校、医院等单位,上述方面的要求就更加苛刻。

因此,在分布式光伏系统中,通常要配置更高规格的EMC滤波器及隔离变压器。针对上述需求,上海鹰峰电子科技有限公司提供了多种解决方案,以满足客户的不同需求。包括常规EMC滤波器,定制高性能EMC滤波器,超级隔离三相立体卷铁心变压器等。不同产品特点如下:
不同产品特点
电磁干扰抑制方案应用对比
三种光伏逆变系统
1、对于500KW光伏逆变器应用于电站式发电系统(如图A所示),常规应配置直流EMC滤波器、交流EMC滤波器、三相变压器。三者共同作用,可将传导噪声抑制在A类1组标准规定以下。
2、对于500KW光伏逆变器应用于屋顶发电系统,要求噪声水平达到B类水平,此时可针对特定逆变器进行EMC滤波器定制设计(如图B所示),并进行现场测试。
3、对于更高要求的场合,如政府机关、学校、医院等单位,可使用超隔离三相立体卷铁心变压器,此时无须安装直流和交流EMC滤波器(如图C所示)。该型产品对于电磁噪音的抑制效果最好,一般噪声衰减量均能达到100dB以上。同时损耗小,音频噪音更低,安全可靠,符合目前国家保护环境、节能降耗的产业政策。如下为超级隔离三相立体卷铁心变压器的详细特点。
超级隔离三相立体卷铁心变压器介绍
超级隔离三相立体卷铁心变压器采用独特的铁心和线圈结构。铁心采用立体卷铁心,三相铁心呈三角形对称布置。与普通平面型三相变压器比较,有如下特点:
1、三相磁路相同,每相铁心均用不同宽度的硅钢连续卷绕,磁路中无空气隙。空载电流得到极大减小,约减少70%至80%;
2、铁心没有接缝,大大减小了空载损耗和空载电流,铁心总损耗约降低20%至30%;
3、铁心磁路方向与硅钢片最大磁导率方向一致,使空载损耗得到进一步降低;
4、缠绕紧密,故噪音约低7至10dB;
5、铁心截面更接近于省材的圆形,叠片系数高,铁心的空间利用率高,同时线圈材料也相应减少;
6、由于变压器总损耗低,所以考虑综合变电成本的总成本较低;
7、另外,这种结构的变压器铁心中三次谐波磁通有闭合通路、三次谐波含量小;
8、原副边之间用铜箔屏蔽,线圈间电容很小,漏磁影响小;
9、原边对地和副边对地电容很大,将高频电流分量分流,使用户端得到比较干净的基波电流。
总体说来,超级隔离变压器虽然单个产品成本高,一期设备投资大,结构复杂,体积稍大,但是三相电流电压平衡,噪音低,损耗小,空载电流低,抗电磁干扰性能高,同时可省掉逆变器标配的交流和直流EMC滤波器,综合成本不会提高多少,性能却有明显优势,是分布式光伏系统中隔离变压器升级换代的良好选择。
光伏发电的快速发展及并网技术的不断成熟,将会有大规模的分布式发电系统挂接到电网,这些分布式发电系统的并入将会对电网产生影响及大功率逆变系统的电磁兼容问题等,对这些问题的研究也将会成为电磁兼容领域的热点和重点。
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