逆变器并联环流

为什么两个逆变器并联运行时，两台逆变器输出的空载电流相角会相差180度？

当两台逆变器并联运行时，如果它们输出的空载电流相角相差180度，这表明其中一台逆变器在输出功率，而另一台则在吸收功率。这种现象在电路中表现为存在于两台逆变器之间的电流，即所谓的“环流”。环流的存在会增加系统的能耗，降低效率，并可能对系统稳定性和可靠性产生不利影响。

交流电源有三个基本要素：幅值、相位和频率。在并联运行的逆变器中，这两个要素的任何不匹配都会导致环流的产生。逆变器的功能是将直流电能（如来自电池或蓄电瓶的电能）转换为交流电（通常为220V、50Hz的正弦波）。这种转换不仅用于家用电器，也广泛应用于各种便携设备和汽车电器。

在汽车上，逆变器的使用尤其常见。通过车载逆变器，可以将汽车电池的直流电转换为交流电，从而支持各种车载电器的使用。车载逆变器的功率范围通常从20W到150W不等，可以满足不同电器的需求。对于更大功率的需求，则需要通过连接线直接连接到汽车电瓶上。

家用电器和便携设备通过逆变器连接到电源转换器的输出端，可以在汽车内部使用。这使得在汽车外工作或旅游时，能够方便地使用各种电器，如手机、笔记本电脑、数码摄像机、照明灯、电动剃须刀、CD机、游戏机、掌上电脑、电动工具、车载冰箱以及各种旅游、野营和医疗急救电器。

逆变器的广泛应用不仅限于汽车，还包括各种工业和家庭环境中。通过合理的配置和管理，可以最大限度地减少环流的影响，提高系统的效率和可靠性。

逆变器：组串式VS集中式 孰优孰劣

要求:

组串式逆变器的劣势：组网方式限制——其逆变器间无高频载波同步，无法解决逆变器间的并联环流问题；距离箱变远端的逆变器线路阻抗较大；多机并联模式——多台逆变器在电网电业跌落时会无法统一输出电压及电流的相位。

集中式并网逆变器：均可通过实验室和现场的低电压穿越测试。

（2）防孤岛保护

孤岛效应：是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时，停电线路由所连的并网发电装置继续供电，并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象。GB/T19964-2012标准要求电站具有防孤岛保护设备，通常情况下逆变器采用主动+被动双重防孤岛保护，以保障在任何情况下逆变器能可靠地断开与电网的连接。主动保护通常采用向电网注入很小的干扰信号，通过检测回馈信号判断是否失电，而被动保护通常采用检测输出电压、频率和相位的方式来判定孤岛状态的发生。

组串式逆变器：交流侧直接并联，因主动保护而采用注入失真信号的方式无法应用在多机并联的系统中，无法执行孤岛保护中的主动保护。

——应用风险：产生谐振孤岛将会对线路检修人员造成安全威胁，对用电设备造成损害，严重影响电站的运行安全等等。

集中式逆变器：交流输出无需汇流，直接接入双分裂绕组变压器，同时执行主动和被主动孤岛保护。

（3）支持电网调度

两者共同点：均采用RS485作为通讯接口，回应速度均相应较慢。

组串式逆变器：每兆瓦需对40台逆变器调度，不利于电站的远端调度管理；

集中式逆变器：每兆瓦仅对2台逆变器调度，较为方便。

（4）PID效应抑制策略

目前公认的最为可靠抑制PID效应的解决方法：逆变器负极接地

组串式逆变器：采用虚拟负极接地电路的方式来抑制PID效应，如虚拟电路发生故障组串式逆变器则无法保障对PID效应抑制，远比实体负极接地可靠性差。

集中式逆变器：采用绝缘阻抗监测+GFDI（PV Ground-Fault Detector Interrupter，由分断器件和传感器组成）方案，即逆变器即时监测PV+对地阻抗。当PV+对地阻抗低于阈值的时候，逆变器就会立刻报警停机。

逆变器环流消除方法

环流只与电压矢量差和等效输出阻抗相关。要实现理想运行，消除环流达到各并联模块输出功率平衡的目的，就要从上述两个影响环流的因素着手。因此抑制环流的方法有如下两种：一是加大并机阻抗；二是降低电压矢量差。

1、加大并机阻抗

加大并机阻抗可以通过设置限流电抗器实现，同时静态开关上的固定电压降可以起到同样的作用，而且这些量并不是很大，因此可以在对输出电压影响不的前提下提高并联的可靠性。在有变压器隔离的并联系统中，可以利用变压器的漏抗作为限流电抗，也可以单独设置限流电抗器。

但是一方面要使并机阻抗足够大，使得并联运行时的环流小，另一方面出于小逆变器负载效应的考虑，则希望该阻抗越小越好，这样能够得到更好的输出电压波形。综合两方面考虑，限流电感的大小选取要折中。

虽然加大并机阻抗并不能彻底消除环流（实际上也没有方法真正能够彻底除环流），但这种方法简单可靠，并且能够达到相关的指标要求，因此仍然是环流抑制中最重要的技术。

2、降低电压矢量差

降低电压矢量差同样也可以降低环流，这就必须通过控制手段实现。造成电矢量差的原因是各逆变器输出电压的幅值、频率和相位的差异，而相位是频率的函数，因此降低电压矢量差的关键问题就是对逆变器输出电压幅值和频率的精确控制。而从前面提到的并联控制方法来看，逆变器输出电压和频率的控制又统的无功功率和有功功率有关。对环流的性质进行进一步研究分析可知，并机阻抗的性质对环流有决定性的影响，相应的控制策略也由此决定，因此必须确定实际系统的并机阻抗特性。在得到并机阻抗特性之后，再对下垂控制做相应的改进。

以上对环流的讨论都是基于稳态的，很多条件都是不能满足的。比如，输出压是不能排除谐波成分的，各逆变器的输出阻抗不可能完全相等，各开关器件的工作负载、开关特性及死区时间等也不可能完全一致。因此除了前面分析的稳态环流以外，还要考虑到动态环流。动态环流的抑制同样可以通过加大并机电抗和减小电压矢量差来实现。在减少电压矢量差方面，上面所述的各种稳态下垂控制都不能满足要求，必须在特性方程中加入积分和微分的环节。

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