兆瓦級光伏逆變器的設(shè)計及應(yīng)用

1、兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計及應(yīng)用一一. . 光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模二二. . 兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)三三. . 兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計測試、認(rèn)證和應(yīng)用兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計測試、認(rèn)證和應(yīng)用四四. . 安徽頤和新能源科技股份有限公司簡介安徽頤和新能源科技股份有限公司簡介目錄目錄一一. .光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模 光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向：光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向：1.小型化發(fā)展趨勢，即小功率或微功率逆變器，適合小型戶用光伏系統(tǒng)

2、，其安全性、可靠性高，成本低，非常適合小型光伏系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。產(chǎn)品要求：高轉(zhuǎn)換效率、高可靠性和低成本、免安裝維護、需標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。一一. .光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模 光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向：光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向：2.大型化發(fā)展趨勢，即大功率逆變器，其符合光伏逆變器的大規(guī)模應(yīng)用，在未來，特別是1MW的光伏逆變器（TL型）的需求量會很大，主要是鑒于安裝成本和部件直接成本考量，以及如何提高發(fā)電量、電站運營管理能力和經(jīng)濟指標(biāo)。目前，從實際應(yīng)用和部分器件選型來說，1MW逆變器功率等級將是大型光伏電站接入電力系統(tǒng)中較理想的選型，因為越大功率的，

3、主要器件會很難選擇，另其具備的相關(guān)輔助功能：儲能裝置、診斷與監(jiān)控單元，有無功調(diào)度、能量計量裝置等，賦予光伏逆變器更多的功能，也更加智能化，具有很強的操控性。一一. .光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模 2009年國內(nèi)外光伏逆變器市場份額和中國主要企業(yè) 一一. .光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模 2009年國內(nèi)外光伏市場份額 未來幾年的市場需求 二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)oMW逆變器基本電氣原理設(shè)計逆變器基本電氣原理設(shè)計o器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計

4、器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計o安全技術(shù)要求安全技術(shù)要求o電磁兼容技術(shù)要求電磁兼容技術(shù)要求o產(chǎn)品功能要求產(chǎn)品功能要求o性能要求和壽命性能要求和壽命二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)1. MW逆變器基本電氣原理設(shè)計逆變器基本電氣原理設(shè)計 方案1：并聯(lián)變流器采用了載波相移(CPS)技術(shù) ，優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、模塊化設(shè)計、易擴展；疊加開關(guān)頻率提高、濾波電感小、效率高；適合低壓、大電流輸入的應(yīng)用。缺點：單個MPPT、控制復(fù)雜（環(huán)流控制），成本高。 二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)1. MW逆變器基本電氣原理設(shè)

5、計逆變器基本電氣原理設(shè)計 方案2：變流器并聯(lián)多重化相結(jié)合的技術(shù)。 優(yōu)點：控制獨立，多MPPT路數(shù)，分組并接 （Team mode）。缺點：整機大而重，成本較高、噪音有問題。二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)1. MW逆變器基本電氣原理設(shè)計逆變器基本電氣原理設(shè)計 方案3：IGBT并聯(lián)技術(shù)。 優(yōu)點：單控制回路，成本低，集成度高，體積小。缺點：低功率性能差，大功率時生產(chǎn)調(diào)試和維護困難，器件選型困難，噪音大。二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)2.器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 大型逆變

6、器設(shè)計時，往往會遇到在中小型逆變器設(shè)計中無法涉及的大型逆變器設(shè)計時，往往會遇到在中小型逆變器設(shè)計中無法涉及的技術(shù)問題技術(shù)問題 器件選型器件選型:o直流側(cè)：直流開關(guān)直流側(cè)：直流開關(guān)DC Breaker+DC Filter+DC側(cè)防雷器側(cè)防雷器 SPDo直流電容直流電容DC Capacitor：電解型，薄膜型：電解型，薄膜型oDC-link：Busbar+Snubber+ResisteroPower Module：Radiator+Cooling+IGBT Module+Drivero電抗器電抗器inductor：材質(zhì)選型和感量設(shè)計，諧波分量計算：材質(zhì)選型和感量設(shè)計，諧波分量計算o交流脫扣：交流脫

7、扣：AC contactor+ Softer Resistoro交流側(cè)：交流側(cè)：AC Filter+交流開關(guān)交流開關(guān)AC Breaker+AC側(cè)防雷器側(cè)防雷器 SPDo交流電流交流電流/電壓檢測：交流電壓電壓檢測：交流電壓/電流電流+RCD+RCM+leakage currento直流電壓直流電壓/電流檢測回路：直流電壓電流檢測回路：直流電壓/電流電流+DC Grounding Test系統(tǒng)供電：工業(yè)級模塊電源系統(tǒng)供電：工業(yè)級模塊電源+LVRT功能功能二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)2.器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 工藝結(jié)構(gòu)

8、設(shè)計工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計:o總體布局思考：由直流到交流（分體設(shè)計），系統(tǒng)能量流，主磁總體布局思考：由直流到交流（分體設(shè)計），系統(tǒng)能量流，主磁場回路，系統(tǒng)熱分布與風(fēng)道設(shè)計，配重和重心，用戶接口，場回路，系統(tǒng)熱分布與風(fēng)道設(shè)計，配重和重心，用戶接口，IP等等級（室內(nèi)還是戶外箱式逆變）。級（室內(nèi)還是戶外箱式逆變）。o主要細(xì)部工藝設(shè)計：主要細(xì)部工藝設(shè)計：DC-link+Power Module+inductor +Current Sensor；AC contactor +AC Filter+AC Breaker關(guān)鍵點：關(guān)鍵點：1)母線排電流走向，疊層母排電流密度和電感值測試，母排安母線排電流走向，疊層母排電流密

9、度和電感值測試，母排安全間距和均壓電阻布局；全間距和均壓電阻布局；2）散熱器散熱值預(yù)估和選型（插片、擠）散熱器散熱值預(yù)估和選型（插片、擠出、釬焊、熱管式，水冷等），散熱器尺寸、風(fēng)道，風(fēng)扇功率與出、釬焊、熱管式，水冷等），散熱器尺寸、風(fēng)道，風(fēng)扇功率與噪音；噪音；3）snubber的容值與驗證；的容值與驗證；4）散熱模組額定功率溫升驗）散熱模組額定功率溫升驗證證二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)2.器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計:o交流電流交流電流/電壓檢測點設(shè)置：交流電壓電壓檢測點設(shè)置：交流電壓/電流電流

10、+RCD+RCM，抗干擾，抗干擾處理處理o直流電壓直流電壓/電流檢測點設(shè)置：直流電壓電流檢測點設(shè)置：直流電壓/電流電流+DC Grounding Test敏感信號的屏蔽和保護，需加屏蔽地和控制傳輸距離。敏感信號的屏蔽和保護，需加屏蔽地和控制傳輸距離。二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)型室內(nèi)型二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)箱式逆變箱式逆變二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計模塊化設(shè)計二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和

11、標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計模塊化設(shè)計二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)正面維護正面維護二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)母排設(shè)計母排設(shè)計二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)安裝接口安裝接口二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)3.安全技術(shù)要求安全技術(shù)要求安全執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：安全執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： IEC 62103; EN 50178; IEC/EN 62109-1; IEC/EN

12、62109-2。 電氣性能：過電壓等級電氣性能：過電壓等級,爬電距離爬電距離,電氣間隙電氣間隙,耐壓和絕緣耐壓和絕緣,接地阻抗接地阻抗. 結(jié)構(gòu)安全：結(jié)構(gòu)安全： IP等級，機械強度。等級，機械強度。 附加測試：部件防火，系統(tǒng)溫升，環(huán)境測試，共模電流的抑制。附加測試：部件防火，系統(tǒng)溫升，環(huán)境測試，共模電流的抑制。 銘牌和標(biāo)識：標(biāo)簽設(shè)計：銘牌和標(biāo)識：標(biāo)簽設(shè)計： IEC 60417-1 2000 文檔編寫和說明書（含操作、安裝、維護指導(dǎo)書）文檔編寫和說明書（含操作、安裝、維護指導(dǎo)書） LVRT:可編程的參數(shù)，符合不同國家的技術(shù)要求。可編程的參數(shù)，符合不同國家的技術(shù)要求。 防孤島：防孤島：VDE 012

13、6-1-1 不作要求，中壓或高壓并網(wǎng)的方式，很難不作要求，中壓或高壓并網(wǎng)的方式，很難 發(fā)生負(fù)荷匹配，即發(fā)生孤島，僅被動孤島就可以。實際設(shè)計時，其發(fā)生負(fù)荷匹配，即發(fā)生孤島，僅被動孤島就可以。實際設(shè)計時，其 與與LVRT功能很難同時具備。功能很難同時具備。二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)4.電磁兼容技術(shù)要求電磁兼容技術(shù)要求電磁兼容執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：電磁兼容執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-6-1/2 Electrostatic discharge ESD （抗靜電）（抗靜電） RF radiated immunity （輻射抗擾度）（輻射抗擾度） Electr

14、ical fast transients/burst EFT/B Surge （電快速脈沖）（電快速脈沖） Injected current （電流注入）（電流注入） Power frequency magnetic field （工頻磁場干擾）（工頻磁場干擾）EN61000-6-3/4 Conducted emission （輻射）（輻射） RF radiated emission（傳導(dǎo)）（傳導(dǎo)）二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)5.產(chǎn)品功能要求產(chǎn)品功能要求 大功率逆變器和中小功率在功能規(guī)劃上面需要有很多差異，更加智大功率逆變器和中小功率在

15、功能規(guī)劃上面需要有很多差異，更加智能。能。除具備常規(guī)的保護功能外，還需要具備如下功能：除具備常規(guī)的保護功能外，還需要具備如下功能：開放的通訊協(xié)議開放的通訊協(xié)議并兼容電力系統(tǒng)通訊協(xié)議并兼容電力系統(tǒng)通訊協(xié)議；各電參數(shù)和狀態(tài)的傳輸、監(jiān)視、遙控；各電參數(shù)和狀態(tài)的傳輸、監(jiān)視、遙控；具備有功無功閉環(huán)控制，并接收定量調(diào)度；具備有功無功閉環(huán)控制，并接收定量調(diào)度；精確的能量計量，精確的能量計量，5-10年電參數(shù)的存儲，年年電參數(shù)的存儲，年/月月/日日/時發(fā)電量和收益時發(fā)電量和收益計算；計算；可編程的低電壓穿越功能，具備使能允許和參數(shù)自定義；可編程的低電壓穿越功能，具備使能允許和參數(shù)自定義；機器內(nèi)溫濕度檢測與溫度

16、輔助加熱；機器內(nèi)溫濕度檢測與溫度輔助加熱；二二. .兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)6.性能要求和壽命性能要求和壽命大功率逆變器和中小功率相比，在性能和壽命方面更加苛刻，具體如大功率逆變器和中小功率相比，在性能和壽命方面更加苛刻，具體如下：下：如何理解和實現(xiàn)如何理解和實現(xiàn)10-20年壽命？質(zhì)保年壽命？質(zhì)保 與與 Cost！高性能：高轉(zhuǎn)換效率，可靠，安全，維護便捷！高性能：高轉(zhuǎn)換效率，可靠，安全，維護便捷！器件選型：冗余設(shè)計，溫升控制；被動元件，主動元件；開器件選型：冗余設(shè)計，溫升控制；被動元件，主動元件；開關(guān)關(guān),FUSE，F(xiàn)AN,電容電容,IGBT,

17、半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件,顯示器件；顯示器件；機箱設(shè)計，機械強度和部件防銹處理；機箱設(shè)計，機械強度和部件防銹處理；軟件控制，優(yōu)化控制功率單元的工作時間；軟件控制，優(yōu)化控制功率單元的工作時間；良好的良好的after serves，快速有效的服務(wù)也是設(shè)計壽命延長的方法；，快速有效的服務(wù)也是設(shè)計壽命延長的方法； 如何理解如何理解10-20年質(zhì)保？整機，部件？無償服務(wù)和有償服務(wù)？年質(zhì)保？整機，部件？無償服務(wù)和有償服務(wù)？三三. . 兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計測試、認(rèn)證和應(yīng)用兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計測試、認(rèn)證和應(yīng)用1.測試平臺：測試平臺： 大功率逆變器，意味著大電流，體積大而重，所以在公司生產(chǎn)現(xiàn)場，大功率逆變器，意味著大電流，體積大而重，所以在公司生產(chǎn)現(xiàn)場，如何組裝、調(diào)試、測試，如何出廠檢驗是一個大問題！功能驗證，如何組裝、調(diào)試、測試，如何出廠檢驗是一個大問題！功能驗證，技術(shù)指標(biāo)驗證，特別是技術(shù)指標(biāo)驗證，特別是LVRT驗證，需要大量設(shè)備儀器！驗證，需要大量設(shè)備儀器！2.產(chǎn)品認(rèn)證：產(chǎn)品認(rèn)證： 國內(nèi)市場：金太陽認(rèn)證，國內(nèi)市場：金太陽認(rèn)證，C