光伏并网逆变器最大功率跟踪的功率因数如何确定

光伏发电发出的是直流电，经过逆变器后才逆变为交流，在逆变的时候有电感作用，所以逆变后的交流不会是功率因数等于1的，电流一定有些滞后与电压，所以就有了功率因数。想调节光伏发电本身的功率因数，只能在逆变器上家功夫，减少不了多少，因为其本身电感量就很小。如果想用光伏发电来调节电网的功率因数，则需要光伏发电本身的功率足够大。一般不用光伏发电来调节电网的功率因数，还是通过调节旋转发电机的励磁电流来调节电网功率因数。

大型和中型光伏电站参与电网电压调节的方式包括调节光伏电站的无功功率、调节无功补偿设备投入量以及调整光伏电站升压变压器的变比等。在进行接入系统方案设计时，应重点研究其无功补偿类型、容量以及控制策略等。

大型和中型光伏电站的功率因数应能够在0.98（超前）~0.98（滞后）范围内连续可调，有特殊要求时，可以与电网企业协商确定。在其无功输出范围内，大型和中型光伏电站应具备根据并网点电压水平调节无功输出，参与电网电压调节的能力，其调节方式、参考电压、电压调差率等参数应可由电网调度机构远程设定。

小型光伏电站输出有功功率大于其额定功率的50% 时，功率因数应不小于0.98（超前或滞后），输出有功功率在20%~50% 之间时，功率因数应不小于0.95（超前或滞后）。对于具体的工程项目，必要时应根据实际电网进行论证计算，确定光伏电站合理的功率因数控制范围。

一、案例分析

某公司装机总容量约为1．2MWp，分3个并网点接入380V配电母线，再通过厂用变压器与公共电网连接，10KV变压器容量为800KVA，由于光伏装机容量较小（只占变压器容量的50％），考虑配电侧原有无功补偿装置能够提供足够的无功，故没有另外再加装无功补偿。

但是在光伏接入后，功率因数表上出现不同程度的下降，范围在0．3～0．8不等；检查功率因数异常期间，无功补偿器出现报警（谐波），补偿电容器无法投切；同时根据现场观察，功率因数低绝大多数都是在光照条件很好，逆变器输出最大的时刻。把光伏部分全部断开，无功补偿恢复正常，测量此时电网独立供电条件下功率为300～400kW左右；重新合上逆变器，逆变器单点的输出功率为320kW左右。

装入光伏后功率因数

原因分析：通过上述分析，以及现场的光伏接入点、无功补偿位置发现，我们推断由于光伏提供了负载需要的大部分功率甚至出现反送电的情况导致无功补偿点的电流大幅下降（基波电流），谐波电流比例就上升了，超过了设定限制最终无功补偿退出。

解决办法：就这个项目案例，现场找到无功补偿器厂家，将无功补偿器的谐波保护定值调高一些，谐波告警消失，电容器重新投切进行补偿；但是该方案削弱了谐波保护功能，不利于电容器的长期运行；要更好的解决这个问题，可以使用四象限无功功率型的控制器，当发生光伏功率倒送的情况依然可以准确策略功率因数。

二、功率因数偏低问题分析

分布式光伏接入电网以后出现的无功补偿问题，大多与安装容量、接入点位置等因素有关。

1）无功补偿检测点位置不准确

并网点改造前

1点为补偿柜的检测点，当光伏发的电（有功）供负荷使用，通过1的有功相应的就会变少，而从电网用的无功还是不变，这就造成了1点检测到的功率因数偏低。

其他可能导致功率因素降低的原因：

2）不具备补偿设备或者原有补偿设备实际可用补偿容量不足；

3）无功补偿设备的控制器损坏；

4）电网中负载带来的谐波较大，补偿电容器无法正常投切；

而补偿设备实际可用容量不足和检测点位置选择不正确，是问题的主要原因。

光伏电站运行中主要的无功消耗设备就是大量的感性元件—升压变压器，并网逆变器可以为电网提供一定的无功，补偿给变压器吸收的感性无功。

电网要求无功补偿容量应为电站容量的20％。光伏电站中除了逆变器及电站内敷设较长的电缆产生的分布电容可为变压器提供一定的无功补偿，若仍不能满足无功需求，还需额外配置无功补偿装置：并联电容柜。

电容补偿装置投切，会引起电压的瞬间跌落。所以要求逆变器具有低压耐受能力，即低电压穿越能力。在电压跌落瞬间不脱网，继续运行。

三、无功补偿的解决方案

1、并网点改造

光伏的部分移到无功补偿采样CT的前端，即让光伏系统与电网同性质，共同为负载出力，同时富余电量上行时，不经过CT的采样CT，仅仅经过计量采样CT。示意图如下：

2、对于负载变化较大可能出现倒送的补偿检测点，更换四象限无功补偿控制器；对于因为谐波影响的，加装一个有源滤波装置，如案例。

3、被动式功率因数调节方式

将逆变器功率因数设置为－0．90（滞后），通过逆变器补偿一部分无功。

4、基于固德威数据采集器控制的主动式无功补偿方案

其工作原理为通过采集线路上的实际功率因数和目标功率因数进行对比，计算出需求的无功数值，使得逆变器可以自行分配控制输出所需的功率，对光伏电站进行智能无功补偿，调节实时系统功率因素，最大限度提高光伏电站收益。

1）孤岛现象“孤岛效应”指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两方面：一方面是当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网太阳能电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。

2）防孤岛保护光伏并网逆变器一般均采用了两种“孤岛效应”检测方法，包括被动式和主动式两种检测方法。被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值、频率和相位，当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位等参数上产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电；主动式检测方法指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电，其中一种方法就是通过测量逆变器输出的谐波电流在并网点所产生的谐波电压值，从而得到电网阻抗来进行判断，当电网失电时，会在电网阻抗参数上发生较大变化，从而判断是否出现了电网失电情况。

3、光伏并网电站的电能质量光伏并网的相关国家标准和国际标准对并网电站输出的电能质量有明确的规定。对电压、波形、频率、相位、谐波等都有明确的要求。

1) 电压偏差应符合GB/T12325的规定，三相电压允许的偏差为额定电压的±7%。

2) 频率偏差应符合GB/T15945的规定，频率的偏差值为±0.5Hz。

3) 谐波和波形畸变总谐波电流应小于逆变器额定输出的5%，偶次谐波应小于低的奇次谐波限值的25%。

4) 功率因数当光伏系统逆变器输出功率大于额定功率的50%，功率因数应不小于0.9。

5) 电压不平衡度应符合GB/T15543的规定的数值，允许值为2%，短时不得超过4%。

6) 直流分量电站运行时，逆变器向电网馈送的直流电量分量不超过交流额定值的1%。

1、额定输出功率

额定输出功率表示光伏逆变器向负载供电的能力。额定输出功率高的光伏逆变器可以带更多的用电负载。选用光伏逆变器时应首先考虑具有足够的额定功率，以满足最大负荷下设备对电功率的要求，以及系统的扩容及一些临时负载的接入。当用电设备以纯电阻性负载为生或功率因数大于0.9时，一般选取光伏逆变器的额定输出功率比用电设备总功率大10%`15%。

2、输出电压的调整性能

输出电压的调整性能表示光伏逆变器输出电压的稳压能力。一般光伏逆变器产品都给出了当直流输入电压在允许波动范围变动时，该光伏逆变器输出电压的波动偏差的百分率，通常称为电压调整率。高性能的光伏逆变器应同时给出当负载由零向100%变化时，该光伏逆变器输出电压的偏差百分率，通常称为负载调整率。性能优良的光伏逆变器的电压调整率应小于等于±3%，负载调整率就小于等于±6%。

3、整机效率

整机效率表示光伏逆变器自身功率损耗的大小。容量较大的光伏逆变器还要给出满负荷工作和低负荷工作下的效率值。一般KW级以下的逆变器的效率应为85%以上；10KW级的效率应为90%以上；更大功率的效率必须在95%以上。逆变器效率高低对光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要影响，因此选用光伏逆变器要尽量进行比较，选择整机效率高一些的产品。

4、启动性能

光伏逆变器应保证在额定负载下可靠启动。高性能的光伏逆变器可以做到连续多次满负荷启动而不损坏功率开关器件及其他电路。小型逆变器为了自身安全，有时采用软启动或限流启动措施或电路。

以上几条是作为光伏逆变器设计和选购的主要依据，也是评价光伏逆变器技术性能的重要指标。

你的光伏电站功率是多大的？并网型还是离网型？

功率因数是谁报出来的？逆变器还是自己测量的？

如果是自己测量，是否侧的是线电压 和 相电流？

如果是并网型光伏电站，晚上还在进行无功补偿，理论上应该是较大规模的电站，是不应该出现这种情况的，这种问题应该会有建设方或者比较专业的人员来解决。

如果是离网型光伏电站（带电池储能），可以解释为白天的电机型感性负载较大，晚上停用后功率因数适当恢复。

如果是小型并网分布式光伏电站一般在晚上会停机。

如果是说的是真实的电站情况，个人对此问题很感兴趣，等你提供以上问题的答案后，可以帮你做进一步分析。

光伏并网逆变器本身有无功调节能力。逆变器中有微处理器可以感测电网的交流波形，并且依此波形来产生电压送回电网。

不过送回电网的电需有一定比例的无功功率，使附近电网的电力在允许的限制范围内，否则，若某一区域电网的再生能源比例较高，在高电能产出的时候（例如中午）其电压可能会上升的太高。

若电网的电力断电时，并网逆变器需要快速的和电网离线。这是美国国家电气规范（NEC）的规定，以确保在电网断电时，并网逆变器也不会提供电力给电网，此时维修电网的工人才不会因此而触电。

若适当的配置，并网逆变器可以让一个家庭可以使用其自行发电的替代能源（例如太阳能或是风力发电），而不需要繁杂的配线，也不需要电池。若是替代能源不足，不足的部分仍然会用电网的电来提供。

扩展资料

并网逆变器架构有使用较新的高频变压器、传统的工频变压器，或是无变压器的逆变器架构。高频变压器不是直接提供120

V或240

V的AC电源，而是有电脑控制的多步程式，让电源转换为高频的交流电，再转换为直流电，最后再转换为电源需要的电压及频率。

无变压器的逆变器比有变压器的逆变器要轻，其效率也较好，在欧洲很流行。不过因为直流电路和交流电路之间没有的电隔离，担心有故障时，直流端的短路电流会直接跳入市电电路，因此较晚才进入美国市场。

不过从2005年起，美国消防协会（NFPA）的国家电气规范已取消了所有太阳能系统都需要负端接地的规定，并加上新的安全要求，因此允许无变压器（或是无电隔离）的逆变器进入美国市场。

VDE

0126-1-1及IEC

6210也已允许及定义这类系统需要的安全机制。首先，需要有残留电流或是接地电路以检测异常短路的情形，并且也要进行绝缘测试以确认直流电路与交流电路之间的分离。

防护等级或是IP编号分类是针对产品有关固体异物（在防护等级的第1码表示）以及水（在防护等级的第2码表示）的防护能力。数字越大表示防护能力越好。

美国的NEMA外壳类型用途也是类似国际防护等级。大部分用在室外逆变器是IP45（不防尘）或IP65

（防尘），或者在美国则是NEMA 3R（无扬尘保护）或是NEMA 4X（防尘、防直接溅水，及额外的防腐蚀保护）。

参考资料来源：百度百科-光伏并网逆变器