从 VF 控制升级为 VSG 控制，并从六台 PCS 扩展到 12 台无通信并联系统，恩玖科技 帮助解决了离网采石场微电网中复杂的功率分配与电机启动难题。
项目概况
非洲一座离网采石场需要一套可靠的供电系统，在不依赖稳定公用电网的情况下支持连续工业生产。
该项目结合光伏、电池储能和柴油发电机，并由36 台 恩玖科技 125 kW PCS构成核心电力转换系统。
混合能源架构使光伏、电池和柴油发电机能够协同为采石场负载供电，并在工况变化时保持电压和频率稳定。
与常规并网储能项目不同，离网采石场对 PCS 提出了尤为严格的要求。
变流器不仅要管理电池充放电，还要建立并稳定本地交流电网，协调多台 PCS 并联运行，并承受工业电机启动等大幅瞬态负载。
项目调试和运行期间出现了两项主要工程挑战：
- 光伏功率快速变化时，多台 PCS 之间需要稳定均流。
- 启动具有极高冲击电流的大型输送机电机。
恩玖科技 通过系统级控制优化和 PCS 并联架构重新设计解决了这两项挑战。
项目信息
| 项目信息 | 详情 |
|---|---|
| 地点 | 非洲 |
| 应用 | 离网采石场 / 工业微电网 |
| 能源来源 | 光伏 + 电池储能 + 柴油发电机 |
| PCS | 恩玖科技 125 kW PCS |
| PCS 数量 | 36 台 |
| PCS 应用 | 构网型 / 离网运行 |
| 初始控制模式 | VF |
| 优化后控制模式 | VSG |
| 初始并联配置 | 每组 6 台 PCS |
| 优化后并联配置 | 12 台 PCS 无通信并联 |
| 光伏容量 | 每个初始系统组 600 kWp |
| 电机运行电流 | 约 180 A |
| 最大电机启动电流 | 1,851 A |
| 升级后的电机启动能力 | 约 2,400 A |
挑战 1：光伏快速波动下的 PCS 稳定并联运行
项目初期，每个系统组采用六台 PCS 在 VF 控制模式下并联运行，并配套约600 kWp 光伏.
在相对稳定的工况下，该架构能够支持本地微电网。
然而，云层及其他环境条件会导致光伏发电快速变化。
当光伏输出快速波动时，PCS 之间的主从通信会在均流控制过程中引入延迟。
这意味着六台 PCS 无法始终在完全相同的时刻响应功率变化。
因此，各变流器之间可能出现电流分配不均。
部分 PCS 因而出现过流和直流侧不平衡，并反复触发：
- 过流保护
- 直流母线不平衡故障
这些保护事件影响了整个离网系统的稳定性。
对孤立工业微电网而言，这一点尤其重要，因为没有强公用电网可吸收短时扰动。
PCS 本身必须维持本地交流电网稳定。
解决方案：从 VF 控制升级为 VSG
为改善多 PCS 并联性能，恩玖科技 将系统由传统VF 控制 to VSG（虚拟同步发电机）控制.
同时，从实时功率分配控制环中移除了并联 PCS 之间的通信。
每台 PCS 不再依赖持续的主从通信，而是根据自身下垂特性独立调节输出。
这使变流器能够根据系统电压、频率和输出功率的变化自然分担负载。
其控制原理类似于多台同步发电机在同一交流母线上协同运行。
实施 VSG 控制策略后，各 PCS 无需依赖主从设备之间的高速通信即可自动均流。
这成功消除了此前运行模式下反复出现的过流和直流母线不平衡问题。
光伏发电快速变化时，系统运行因而显著更加稳定。
因此，对这类离网微电网而言，VSG 的价值不只是采用不同的控制算法。
它提供了一种切实可行的方式来改善：
- 多 PCS 功率分配
- 动态稳定性
- 构网能力
- 对可再生能源波动的响应
- 存在通信延迟时的系统鲁棒性
挑战 2：启动大型采石场输送机电机
解决 PCS 均流问题后，项目面临另一项挑战：启动采石场输送机电机。
正常运行时，每台电机的电流约为180 A.
然而，电机启动需要高得多的瞬时电流。
现场测量显示，启动电流最高可达：
1,851 A
该瞬态电流远超原六台 PCS 并联配置能够可靠提供的水平。
这是离网工业微电网中的常见挑战。
在常规并网工厂中，强公用电网通常可以提供电机大部分瞬时冲击电流。
但在孤立微电网中，本地电力转换系统必须自行提供该瞬态电流。
因此，PCS 过载能力、并联运行和系统配置对电机成功启动至关重要。
解决方案：12 台 PCS 无通信并联运行
为提高可用瞬态电流能力，恩玖科技 重新设计了 PCS 配置。
两个 PCS 组被合并为更大的系统：
12 台 PCS 并联运行
升级后的系统继续采用基于 VSG 的无通信并联控制策略。
十二台 PCS 协同运行后，系统可用电机启动电流能力提升至约：
2,400 A
这为实测 1,851 A 电机冲击电流需求提供了充足裕量。
现场测试中，第一台输送机电机成功启动。
第一台电机稳定运行后，其电流回落至正常运行水平附近。
这为第二台电机启动保留了足够的 PCS 电流能力。
升级后的架构在保持离网稳定运行的同时解决了电机启动问题。
无通信并联控制为何重要
大型离网系统通常需要多台 PCS 协同运行。
常见方法是使用主从通信协调功率分配。
但在可再生能源快速变化或存在大瞬态负载的系统中，通信延迟可能成为重要控制限制。
该项目采用的 VSG 架构使每台 PCS 都能通过本地控制特性参与电压和频率调节。
因此，实时均流不依赖 PCS 之间的持续通信。
这为复杂微电网应用带来多项实际优势：
提高系统鲁棒性
暂时的通信延迟不会直接中断变流器之间的基本功率分配。
可扩展并联运行
可通过增加 PCS 容量提高系统输出和瞬态负载能力。
更好的动态响应
每台 PCS 均可就地响应公共交流母线上的电气变化。
提高电机启动能力
多台 PCS 可同时为大瞬态电流需求提供支持。
对工业微电网而言，这些能力可能与 PCS 额定功率本身同样重要。
光伏、电池储能与柴油发电机协同运行
建成的采石场微电网结合了三种主要能源：
光伏提供可再生能源发电，并在太阳能充足时减少燃料消耗。
电池储能动态吸收和释放能量，同时支持电压、频率和功率平衡。
柴油发电机在可再生能源和电池容量不足时提供额外的可控能源。
恩玖科技 PCS 构成电池系统与交流微电网之间的电力转换和构网层。
通过系统协调控制，各类能源可协同为采石场生产提供稳定电力。
目前，系统运行平稳可靠，使采石场生产设备能够在离网环境下持续运行。
超越 PCS 的系统工程
该项目展示了复杂微电网应用中的一项重要原则：
选择正确的 PCS 功率等级只是解决方案的一部分。
离网成功运行还取决于：
- PCS 控制策略
- 并联架构
- 构网能力
- 可再生能源波动管理
- 电机启动要求
- 瞬态过载能力
- 电池特性
- 柴油发电机协调
- 整体系统工程
本项目最终解决方案需要两项重大调整：
VF → VSG
以及
6 台 PCS → 12 台 PCS 无通信并联运行
这些调整将一个反复出现均流和电机启动问题的系统，转变为能够支持采石场连续运行的稳定工业微电网。
观看项目视频
了解 恩玖科技 如何解决该离网采石场微电网中的 PCS 并联运行和高冲击电流电机启动难题。
项目视频：
采用 36 台 恩玖科技 125 kW PCS 的非洲离网采石场微电网
YouTube：
关于 恩玖科技 125 kW PCS
恩玖科技 125 kW 储能变流器专为工商业和微电网储能应用而设计。
除常规并网充放电运行外，该 PCS 还支持需要由电力转换系统主动建立并维持电压和频率的先进离网及构网应用。
对于涉及多台 PCS、大型电机、柴油发电机或高比例可再生能源的项目，系统控制架构尤为重要。
非洲采石场项目展示了 恩玖科技 PCS 如何应用于具备以下要求的兆瓦级工业微电网：
- 多 PCS 并联运行
- VSG 构网控制
- 高瞬态电流能力
- 光伏与电池集成
- 柴油发电机协调
- 稳定离网运行
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恩玖科技 不仅提供 PCS 硬件，还为系统架构、PCS 并联运行、VSG 控制和复杂微电网应用提供技术支持。
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