در دوره امروز ادغام در مقیاس بزرگ منابع انرژی جدید مانند فتوولتائیک و انرژی باد ، قطره های آنی در ولتاژ شبکه (مانند اعتصاب رعد و برق و گسل های مدار کوتاه) ممکن است باعث قطع ارتباط منفعل اینورترها ، ایجاد واکنش های زنجیره ای و حتی قطع برق در مقیاس بزرگ شود. سوار ولتاژ کم از طریق فناوری (LVRT) ، به عنوان توانایی اصلی اینورترهای متصل به شبکه ، تجهیزات را قادر می سازد تا عملکرد متصل به شبکه را در طی قطرات ولتاژ حفظ کرده و پس از ترمیم شبکه به سرعت پاسخ دهند و به یک خط دفاعی نامرئی برای حفظ پایداری هماهنگ انرژی جدید و شبکه تبدیل می شوند. بلوغ تکنولوژیکی آن به طور مستقیم بر ایمنی شبکه های انرژی تجدید پذیر نسبت بالا تأثیر می گذارد.
1 منطق اصلی LVRT: از "محافظت منفعل" تا "پشتیبانی فعال"
"محافظت از شبکه خاموش" اینورترهای سنتی دارای نقص های مهلک است. هنگامی که ولتاژ شبکه برق زیر 80 ٪ از ارزش رتبه بندی کاهش می یابد ، اینورتر قدیمی به محافظت بیش از حد منجر می شود و اتصال با شبکه برق را در مدت 0.1 ثانیه قطع می کند و باعث می شود که خروجی انرژی جدید فوراً از بین برود. در سال 2019 ، یک مزرعه بادی در اروپا به دلیل اعتصاب رعد و برق ، افت ولتاژ را تجربه کرد و باعث شد 300 اینورتر بدون LVRT به طور جمعی از شبکه جدا شود و در نتیجه نوسانات فرکانس در شبکه برق منطقه ای بیش از 0.5 هرتز و تقریباً باعث شروع کار منابع پشتیبان می شود.
فن آوری نسل جدید LVRT به عملکردهای دوگانه "سوار شدن در گسل" و "پشتیبانی ولتاژ" دست می یابد. هنگامی که افت ولتاژ تشخیص داده می شود (مانند کاهش به 20 ٪ از مقدار رتبه بندی شده) ، اینورتر با فعال کردن مدار کلاب برای مصرف انرژی اضافی در سمت DC پاسخ می دهد و از IGBT (ترانزیستور دو قطبی دروازه عایق) جلوگیری می کند. در عین حال ، خروجی جریان را تنظیم کرده و جریان واکنشی را تزریق کنید (با دامنه حداکثر 1.5 برابر جریان دارای امتیاز) در شبکه برای کمک به ولتاژ شبکه به سرعت در حال بهبود است. آزمایش واقعی یک نیروگاه فتوولتائیک در چین نشان می دهد که اینورتر مجهز به LVRT می تواند عملکرد اتصال به شبکه را برای 150ms حفظ کند وقتی که ولتاژ به 0 ٪ (مدار کوتاه سه فاز) کاهش می یابد ، و بازده طبیعی را در مدت 0.5 ثانیه پس از پاک شدن گسل بازگرداند.
2 تکامل تکنولوژیکی: از "انطباق" گرفته تا "بهینه سازی عملکرد"
به روزرسانی سخت افزار از شرایط کار شدید پشتیبانی می کند. ماژول قدرت اینورتر IGBT مقاوم به ولتاژ بالا (مسدود کردن ولتاژ 1700 ولت) را اتخاذ می کند ، که باعث افزایش حاشیه ولتاژ 40 ٪ در مقایسه با دستگاه های سنتی 1200V می شود. طرف DC مجهز به یک واحد ذخیره انرژی ابررسانده است که می تواند نوسانات انرژی را در طول 200 متر جذب کند و از ولتاژ اتوبوس DC جلوگیری کند. یک مارک خاص اینورتر 100 کیلو وات با موفقیت در برابر وضعیت شدید کار ولتاژ از 100 ٪ به 0 ٪ و سپس بهبودی در طول آزمایش LVRT مقاومت کرد. دمای ماژول بدون هیچ گونه آسیب در 85 درجه پایدار ماند.
الگوریتم های نرم افزاری سرعت پاسخ را بهبود می بخشند. الگوریتم LVRT مبتنی بر کنترل پیش بینی مدل (MPC) فرکانس نمونه گیری را به 10kHz افزایش می دهد ، که 5 برابر سریعتر از کنترل PI سنتی است. این می تواند قطرات ولتاژ را شناسایی کرده و جریان خروجی را در 5ms تنظیم کند. فناوری "سنجش امپدانس شبکه" که توسط یک تولید کننده اینورتر آلمانی ایجاد شده است می تواند در زمان واقعی علت افت ولتاژ (گسل یا تغییر بار) را تعیین کند و استراتژی های تزریق قدرت واکنشی را بر اساس آن تنظیم کند: تزریق توان واکنشی تر در حین گسل ها (تاخیر در یک عامل قدرت 0.9) و تزریق قدرت واکنش پذیر کمتر در طی تغییرات بار (منجر به تغییر زمان 0.9) ، بازیابی TIME0 ، کاهش می یابد.
3 استاندارد و سناریو: بازی تکنولوژیکی اقتباس جهانی
تمایز استانداردهای LVRT در کشورهای مختلف سازگاری محصول را آزمایش می کند. GB/T 19964 چینی به اینورترهای فتوولتائیک نیاز دارد تا وقتی ولتاژ به 20 ٪ کاهش یابد ، به مدت 2 ثانیه به شبکه متصل شوند. اتحادیه اروپا EN 50530 تصریح می کند که وقتی ولتاژ به 0 ٪ کاهش می یابد ، باید برای 150ms پشتیبانی شود. UL 1741 SA ایالات متحده بر میزان بازیابی قدرت فعال تحت ولتاژ کم تأکید می کند (در طی 2 ثانیه پس از ترخیص از گسل ، به 90 ٪ بازگردانده می شود). به منظور دیدار با بازار جهانی ، یک شرکت خاص "منحنی LVRT قابل برنامه ریزی" را توسعه داده است ، که به کاربران امکان می دهد 20 ویژگی مختلف عبور استاندارد را از طریق نرم افزار پیکربندی کنند. این محصول در بیش از 100 کشور جهان به کاربردهای بدون مانع دست یافته است.
تأیید تطبیقی سناریوهای شبکه برق پیچیده. در شبکه های قدرت ضعیف (مانند شبکه های توزیع از راه دور) ، قطره ولتاژ ممکن است با اعوجاج هارمونیک همراه باشد ، و اینورترها نیاز به قابلیت های ضد هارمونیک دارند (میزان اعوجاج هارمونیک کل THD<5%); In a multi inverter cluster scenario, it is necessary to avoid current oscillations during the LVRT process. A wind farm used "cluster coordinated control" to control the current deviation of 50 inverters within 5%, avoiding secondary faults. These practices demonstrate that LVRT technology has evolved from simply meeting standards to a system level solution that adapts to complex power grid environments.
از آنجا که نسبت انرژی جدید بیش از 40 ٪ است ، فناوری LVRT از "پیکربندی اختیاری" به "نیاز اجباری" تغییر می کند. قابلیت LVRT اینورترهای نسل بعدی به "سوار شدن با ولتاژ بالا از طریق (HVRT)" و "سوار فرکانس از طریق" گسترش می یابد تا به سناریوی کامل به ناهنجاری های شبکه برسد. این انتقال تکنولوژیکی از "سازگاری منفعل" به "پشتیبانی فعال" اینورترهای متصل به شبکه را نه تنها دستگاه های تبدیل انرژی ، بلکه "تنظیم کننده های هوشمند" برای حفظ پایداری شبکه ، فراهم می کند و پشتیبانی اصلی را برای ایجاد سیستم های برق جدید فراهم می کند.