Nell'era odierna di integrazione su larga scala di nuove fonti energetiche come il fotovoltaico e la potenza del vento, le gocce istantanee nella tensione della griglia (come fulmini e guasti a corto circuito) possono causare disconnessione passiva degli inverter, innescare reazioni a catena e persino interruzioni di potenza su larga scala. La tecnologia a bassa tensione attraverso la tecnologia (LVRT), in quanto la capacità di core degli invertitori collegati alla griglia, consente alle attrezzature di mantenere il funzionamento collegato alla rete durante le cadute di tensione e rispondere rapidamente dopo che la rete è stata ripristinata, diventando una linea di difesa invisibile per mantenere la stabilità coordinata della nuova energia e della rete. La sua maturità tecnologica influisce direttamente sulla sicurezza delle reti energetiche rinnovabili ad alta proporzione.
1 La logica principale di LVRT: dalla "protezione passiva" al "supporto attivo"
La "protezione della griglia" degli inverter tradizionali ha difetti fatali. Quando la tensione della griglia di potenza scende al di sotto dell'80% del valore nominale, l'inverter vecchio stile innescerà la protezione da sovracorrente, tagliando la connessione con la griglia di potenza entro 0,1 secondi, causando scomparire all'istante l'uscita di nuova energia. Nel 2019, un parco eolico in Europa ha sperimentato un calo di tensione a causa di fulmini, causando disconnettersi 300 inverter senza LVRT dalla griglia, con conseguenti fluttuazioni di frequenza nella rete elettrica regionale che supera 0,5Hz e quasi scatenando l'avvio delle fonti di alimentazione di backup.
La tecnologia LVRT di nuova generazione raggiunge le doppie funzioni di "Fault Ride Through" e "Tentage Support". Quando viene rilevata una caduta di tensione (come scendere al 20% del valore nominale), l'inverter risponde attivando il circuito del piede di porco per consumare energia in eccesso sul lato CC ed evitare danni da sovratensione IGBT (Transistro bipolare del gate isolato); Allo stesso tempo, regolare l'uscita della corrente e iniettare la corrente reattiva (con un'ampiezza fino a 1,5 volte la corrente nominale) nella griglia per aiutare la tensione della rete a riprendersi rapidamente. L'effettivo test di una centrale elettrica fotovoltaica in Cina mostra che l'inverter dotato di LVRT può mantenere il funzionamento collegato alla griglia per 150 ms quando la tensione scende allo 0% (corto circuito in tre fasi) e ripristina l'uscita normale entro 0,5 secondi dopo la liberazione del guasto.
2 Evoluzione tecnologica: dalla "conformità" a "ottimizzazione delle prestazioni"
L'upgrade hardware supporta condizioni di lavoro estreme. Il modulo di alimentazione dell'inverter adotta IGBT resistenti ad alta tensione (bloccare la tensione 1700V), che aumenta il margine di sovratensione del 40% rispetto ai tradizionali dispositivi 1200 V; Il lato DC è dotato di un'unità di accumulo di energia supercondensatore, che può assorbire fluttuazioni di energia entro 200 ms e impedire che la tensione del bus CC non si sfugge al controllo. Un certo marchio di inverter da 100kW ha resistito con successo all'estrema condizione di lavoro della tensione scende dal 100% allo 0% e quindi si riprende durante i test LVRT. La temperatura del modulo è rimasta stabile a 85 gradi senza alcun danno.
Gli algoritmi software migliorano la velocità di risposta. L'algoritmo LVRT basato sul controllo predittivo del modello (MPC) aumenta la frequenza di campionamento a 10kHz, che è 5 volte più veloce del tradizionale controllo PI. Può identificare le gocce di tensione e regolare la corrente di uscita entro 5ms. La tecnologia di "rilevamento dell'impedenza della griglia" sviluppata da un produttore di inverter tedesco può determinare in tempo reale la causa delle gocce di tensione (guasti o cambiamenti di carico) e regolare di conseguenza le strategie di iniezione di potenza reattiva di conseguenza: iniettare una potenza reattiva più reattiva durante i guasti (in ritardo a un fattore di potenza di 0,9) e iniettare meno energia di carico (guidando un fattore di potenza di 0.9)
3 standard e scenari: il gioco tecnologico dell'adattamento globale
La differenziazione degli standard LVRT in diversi paesi verifica la compatibilità del prodotto. Il GB/T cinese 19964 richiede che gli inverter fotovoltaici rimangano collegati alla griglia per 2 secondi quando la tensione scende al 20%; L'UE EN 50530 stabilisce che quando la tensione scende allo 0%, deve essere supportata per 150 ms; L'US UL 1741 SA enfatizza il tasso di recupero di potenza attivo a bassa tensione (ripristinato al 90% entro 2 secondi dopo l'autorizzazione degli errori). Al fine di soddisfare il mercato globale, una certa azienda ha sviluppato una "curva LVRT programmabile", che consente agli utenti di configurare 20 diverse funzionalità di attraversamento standard attraverso il software. Il prodotto ha raggiunto applicazioni prive di barriere in oltre 100 paesi in tutto il mondo.
Verifica adattativa di scenari complessi della griglia elettrica. Nelle griglie di potenza deboli (come reti di distribuzione remota), le gocce di tensione possono essere accompagnate da distorsione armonica e gli inverter devono avere capacità anti -armoniche (tasso di distorsione armonica totale 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.
Poiché la percentuale di nuova energia supera il 40%, la tecnologia LVRT passerà da una "configurazione opzionale" a un "requisito obbligatorio". La funzionalità LVRT degli inverter di prossima generazione verrà estesa a "Attrezzatura ad alta tensione attraverso (HVRT)" e "Riding Frequency Through" per ottenere una risposta completa di scenari alle anomalie della griglia. Questa transizione tecnologica da "adattamento passivo" a "supporto attivo" rende inverter non solo dispositivi di conversione di energia, ma anche "regolatori intelligenti" per mantenere la stabilità della rete, fornendo supporto fondamentale per la costruzione di nuovi sistemi di alimentazione.