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Als erfahrener Praktiker im Bereich Photovoltaik-Energiespeichersysteme und Stromqualität wird Ying Tong analysieren, wie SVG (Statischer Var-Generator) dient als „Spannungsstabilisator“ und „Netzinteraktionsknotenpunkt“ für PV-Speichersysteme anhand von Problemlösungsmechanismen und zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien. Der folgende Inhalt basiert auf technischer Validierung und elektromagnetischen Transientensimulationen:
I. Durch SVG gelöste Kernprobleme und Arbeitsprinzipien
Problem 1: Spannungsflimmern/-überschreitung durch PV-Schwankungen
- Szenario:
Durch Wolkenschatten sinkt die Leistung einer 10-MW-PV-Anlage innerhalb von 2 Sekunden von 8 MW auf 1 MW → 10 % Spannungsabfall bei PCC.
- SVG Lösung:
- Prinzip:
SVG erkennt Spannungseinbrüche in Echtzeit und injiziert sofort kapazitiven Blindstrom (\(I_q\)) über IGBT-Vollbrückenschaltungen, um dem Spannungsabfall durch induktive Leitungsreaktanz entgegenzuwirken.
Formel zur Spannungskompensation:
Delta U = frac{Q_{SVG} \cdot X_L}{U_n}
- (X_L): Leitungsimpedanz (Ω)
- (U_n): Nennspannung (V)
Beispiel: Bei einem Spannungsabfall von 7 % (400 V→372 V) speist SVG innerhalb von 10 ms kapazitive Blindleistung von 2 Mvar ein und stellt die Spannung auf 392 V wieder her (Fehler <2 %).
- Steuerlogik:
Problem 2: Leistungsfaktoränderung während der ESS-Modusumschaltung
- Szenario:
ESS wechselt vom Laden (Abnehmen von Blindleistung) zum Entladen (Erzeugen von Blindleistung) → PF springt von 0,95 Verzögerung auf 0,9 Voreilung.
- SVG Lösung:
- Prinzip:
SVG arbeitet in bidirektionalen Quadranten:
- Wenn PCS Blindleistung (induktiv) aufnimmt, SVG erzeugt kapazitive Blindleistung
- Wenn PCS Blindleistung (kapazitiv) erzeugt, SVG absorbiert überschüssige Blindleistung
Formel zur Leistungsfaktorkorrektur:
Q_{comp} = P ESS cdot (braun ϕ 1 - hellbraun ϕ 2 )
- P ESS : ESS-Wirkleistung (kW)
- ϕ 1 , ϕ 2 ): PF-Winkel vor/nach der Kompensation
Beispiel: Bei einem 2-MW-ESS-Umschaltmodus schaltet SVG innerhalb von 5 ms um ±0,8 Mvar um.
Problem 3: Resonanzrisiko in schwachen Netzen
- Szenario:
Parallelresonanz zwischen PV-Wechselrichtern und SVG bei 650 Hz → Hintergrundharmonische um 200 % verstärkt.
- SVG Lösung:
- Prinzip:
SVG integriert einen aktiven Dämpfungsalgorithmus:
1. Resonanzfrequenz per FFT ermitteln (zB 650Hz)
2. Virtuellen Widerstand (R_virtual) in den Regelkreis einfügen:
3. Formt die Gitterimpedanz neu, um Resonanzspitzen <3 % zu unterdrücken.
II. Funktionsprinzipien der SVG-Hardware
Kerntopologie (Drei-Level-NPC)
- Schlüsselkomponenten:
- IGBT-Brücke: Erzeugt netzsynchronen Blindstrom über PWM
- LCL-Filter: Dämpft Schaltharmonische (>2kHz, THD<3%)
- DC-Kondensator: Stabilisiert die DC-Busspannung (<5 % Welligkeit)
III. Kollaborativer Optimierungsfall
20 MW PV + 5 MW/10 MWh ESS-Projekt (Jiangsu)
Wichtige Aktionen:
- SVG Passt die Blindleistung basierend auf der PV-Prognose vorab an (fügt kapazitive Blindleistung ein, bevor die Einstrahlung abfällt)
- Schaltet automatisch in den Spannungsunterstützungsmodus, wenn ESS SOC <30 %
IV. Goldene Regeln für die technische Auswahl
1. Kapazitätsredundanz:
Q_{SVG} = 1,3 \times (0,3P_{PV} + 0,4P_{ESS} + Q_{Load})
2. Reaktionsgeschwindigkeit: ≤15 ms (Steuerbandbreite >30 Hz)
3. Schutzart: IP54 + Korrosionsschutzbeschichtung (Küsten-/Feuchtgebiete)
4. Harmonische Immunität: Stabiler Betrieb bei Hintergrund-THDv ≤8 %
Ultimative Zusammenfassung:
Statischer Var-Generator (SVG) ist im Grunde eine steuerbare Blindleistungsquelle auf Basis der Leistungselektronik, die Folgendes erreicht:
IPv6-Netzwerk unterstützt
