news 2026/10/29 2:17:01

SCR定义及实际Heric单相机中具体对应关系表

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张小明

前端开发工程师

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SCR定义及实际Heric单相机中具体对应关系表

一、SCR核心定义

SCR(短路电流比)的具体计算方法如下:

其中I_sc为短路电流,I_N为额定容量。短路容量由电网阻抗决定,单相机中满足如下公式:

对电网侧串联电感L_g(忽略电阻,或者X/R很大时X_g ≈ |Z_g| ):

二、SCR与L_g的定量关系(两条等价形式)

形式1:有名值:

形式2:标幺值:

以逆变器自身为基准(Z_base = V_g^2 / S_N、L_base = Z_base/w0):

上述公式在R_g = 0时严格成立。

一句话:电网电感的标幺值就是短路比的倒数。SCR = 5 → L_g = 0.2pu;SCR = 2 → 0.5pu。

三、数值表

1. 基准参数表(Heric 6kVA/ 230V/50Hz)

基准量计算数值
V_N-230V rms
S_N6kW(PF = 1 → 6kVA)6000VA
I_N6000/23026.09A rms
Z_base230^2 / 60008.817Ω
L_baseZ_base / w028.07mH

通用公式:

L_g = 28.07 / SCR(mH)

X_g = 8.817 / SCR(Ω)

I_sc = 26.09 * SCR (A)

ΔV_L = 230 / SCR(V)

L_g,pu = 1 / SCR

2. 更新后的SCR ↔ 串电感 数值表

SCRL_g,puL_gX_g短路电流I_sc额定电流下电感压降电网强度
200.051.4mH0.441522A11.5V(5%)强
100.12.81mH0.882Ω261A23V(10%)强 / 临界
50.25.61mH1.763Ω130A46V(20%)弱
30.339.36mH2.939Ω78A77V(33%)很弱
20.514.0mH4.408Ω52A115V(50%)极弱(需GFM)
11.028.07mH8.817Ω26A230V(100%)失稳边界

关键变化:电感与额定容量成反比。若容量 6 → 5kW(-20%),同SCR所需电网电感从5.61mH升高到6.74mH(+16.7%)。

另一方面的理解也非常重要:接在同一个物理电网上,逆变器容量越大,SCR越低(SCR与1/S_N正相关),一台SCR = 6的电网,原来5kW能跑,换成6kW就变成SCR = 5 —— 这就是扩容即弱网的含义。

四、LCL谐振频率同步更新

假设L1 = 560 uH,C_f = 16.6uF:

SCRL_gf_res距LC下限(1651Hz)f_res / 1.6(带宽上限)
201.4mH1953Hz+18.3%1221Hz
102.81mH1808Hz+9.5%1130Hz
55.61mH1731Hz+4.8%1082Hz
39.36mH1699Hz+2.9%1062Hz
214.0mH1683Hz+2.0%1052Hz
128.07mH1667Hz+1.0%1042Hz

两个直接结论:

1. 1kHz电流环带宽在全SCR范围内仍满足 ≤ f_res/1.6,但裕度从SCR = 20时的22%缩到SCR = 1的4% ——弱网极端工况下带宽已贴着上限,再提升带宽也没任何空间。

2. 若电容选择10uF:选择16.6uF时的所有谐振频率整体下降约22%,且更早贴近LC下限 ——弱网(SCR ≤ 3)时的谐振频率几乎钉死再1650Hz ~ 1700Hz,这个阻尼设计一个稳定的靶点。

五、弱网对Heric环路的三个实质影响(设计时最关心的问题)

1. 电网钳位失效 → 谐振进入电流环

强网时(SCR > 10)电容被刚性电网钳位,v_C ≈ v_g,LC谐振不进环路,只作扰动通道 —— 这是之前推导过并成立的前提。

弱网时这个前提崩塌。并网后等效网络变成LCL

结论:L_g越大,LCL谐振越向纯LC谐振收敛(下限f_LC = 1667Hz),同时阻尼急剧下降(电网电阻R_g提供的无源阻尼被稀释)。谐振频率虽仍再1kHz电流环带宽之上,但阻尼不足以让它在扰动下持续振荡,且这个振荡会通过PLL反馈回来。

2. PLL成为失稳主因(SCR越低越敏感)

SOGI-PLL在弱网下会引入等效负电阻:PLL输出的θ一旦被电网电压扰动带偏,就会把电压扰动转化为电流扰动,进一步加剧电压扰动,形成正反馈。这个负阻尼的幅值与1/X_g(即SCR)成正比。

工程经验规则(需要用阻抗扫描最终确认):

SCR建议PLL带宽
>1020 ~ 50Hz
5≤ 25Hz
3≤ 15Hz
2≤ 10Hz,且需要虚拟阻抗辅助

3. 电压前馈v_g / Vdc失真

现有调制波前馈一般用的是v_g / Vdc。弱网下 v_g 采样点(PCC)本身被自己的电流污染(v_g = v_ideal - jwL_g·i_g),前馈会把这个畸变直接注入调制波,形成正反馈耦合。SCR < 3时建议改用滤波后前馈或虚拟阻抗补偿后的前馈。

六、设计对应关系一览(SCR → 参数调整)

参数强网(SCR > 10)弱网(SCR = 5)极弱网(SCR = 2)
电流环Kp0.0088 pu / A(1kHz)保持或略降降低至2.11V/A(600Hz)
PLL带宽20 ~ 50Hz≤ 25Hz≤ 10Hz
电压前馈v_g / Vdcv_g / Vdc(加20ms MA)虚拟阻抗补偿后前馈
虚拟阻抗X_v不需要0 ~ 2 Ω2 ~ 5 Ω
下垂 / GFM不需要可选(一轮调频)必须GFM

七、总结

1. SCR与电网串联电感是严格的倒数关系(标幺情况下):L_g,pu = X_g,pu = 1/SCR

2. 在有名值下,L_g = V_g ^ 2 / (SCR * S_N * w0)

3. 弱网的核心后果不是“电感变大”本身,而是电网钳位失效 → LC谐振进入环路 + PLL负阻尼放大

4. 若SCR降到5以下要同步降PLL带宽(f_pll ≤ SCR / 10*f0 ),降低到3以下要降低电流环Kp并加虚拟阻抗,降到2以下必须切GFM(这点保持疑问:是否降低到2以下就得切GFM。)

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