光伏逆變器技術(shù)培訓(xùn)

1、光伏逆變器技術(shù)培訓(xùn) 目前主要發(fā)電形式目前國內(nèi)主要發(fā)電形式（2012）： 火力發(fā)電：目前主要的發(fā)電形式，全國總裝機已經(jīng)突破1000GW 水力發(fā)電：重要的發(fā)電形式，全國總裝機200多GW 風(fēng)力發(fā)電：全國總裝機約70GW核電：全國總裝機約20G光伏發(fā)電：全國總裝機約5GW 第二頁，共50頁。 對未來世界能源利用形式的預(yù)測 地?zé)峁鉄峁夥?光熱風(fēng)力生物質(zhì)生物質(zhì)水力核電天然氣煤炭石油第三頁，共50頁。 光伏發(fā)電系統(tǒng)第四頁，共50頁。 典型應(yīng)用形式并網(wǎng)應(yīng)用 太陽升起，達到并網(wǎng)條件，接觸器閉合聯(lián)網(wǎng)，開始發(fā)電 第五頁，共50頁。 典型應(yīng)用形式應(yīng)用現(xiàn)場 2:10第六頁，共50頁。逆變器主要構(gòu)成部分 主要參數(shù)、系

2、統(tǒng)構(gòu)成和主回路拓撲 直流輸入部分 逆變部分（IGBT模塊和驅(qū)動器） LC濾波器和交流輸出 二次電路 控制和保護 散熱 機柜第七頁，共50頁。500kW 主要參數(shù)指標 最大直流功率 550kWp 輸入最大直流電壓：900 Vdc 最大直流輸入電流：1200 A 額定交流輸出功率：500 kW 輸出交流電壓：270 V 最大交流輸出電流：1176/1069A 額定頻率：50 Hz 最大效率：98.7%（約在40%額定功率時）；某些地區(qū)，滿載效率更有意義 防護等級： IP20 (室內(nèi)) 冷卻方式： 風(fēng)冷第八頁，共50頁。系統(tǒng)構(gòu)成逆變器電路系統(tǒng)圖 第九頁，共50頁。主拓撲電路（電路結(jié)構(gòu)）逆變器主電路結(jié)

3、構(gòu)圖 第十頁，共50頁。直流輸入部分直流（塑殼）斷路器: T6N630 TMA R630 FF 4P （2路輸入） ABB直流EMI濾波器 FEDC-600P Premo/Sshaffner 電流傳感器 LF2005-S/SP32 LEM電壓傳感器 NV100-1000 南車時代/LEM快速熔斷器 170M5448 BUSSMANN浪涌吸收器 OVR PV 40 1000 P ABB第十一頁，共50頁。直流支撐電容 支撐薄膜電容規(guī)格 420F/1100V 42A electronicon （60） 100000h, （t 70） 高頻吸收電容 1.52uF/1200V/IGBT AVX 2:2

4、0第十二頁，共50頁。逆變橋部分IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor) 絕緣柵雙極性晶體管 主要品牌： infineon semikron 三菱 富士第十三頁，共50頁。逆變橋部分IGBT: FF1400R12IP4，Skiip驅(qū)動器： 2ED300C17-S(T)輔助板： 2ED300E17-SFO，MAE30012 并聯(lián)方案第十四頁，共50頁。裝配之后的IGBT模塊 各個廠家構(gòu)成模塊的形式各異，但本質(zhì)相同。差異的原因在于散熱、電磁兼容、整體布局等考慮的不同IGBT模塊并聯(lián)第十五頁，共50頁。各種形式的IGBT逆變橋模塊 并聯(lián)第十六頁，共50頁。濾波器

5、和濾波仿真 LC濾波器L=0.120.17mH, 1100AC= 100200 F第十七頁，共50頁。交流輸出交流(塑殼)斷路器 T7S1250M PR231/P-LSI 3P FF接觸器 AF1350-30-11 100-250AC AF16-30-11 100-250AC快速熔斷器 170M6419 BUSSMANN浪涌吸收器 OVR BT2 3N 40-320P ABB 電流傳感器 LF2005-S/SP32 LEM 電壓傳感器 NV100-400 南車時代交流EMI濾波器 HCWMGF-1300HV PREMO 第十八頁，共50頁。輸出并網(wǎng)變壓器逆變器本身不帶變壓器，根據(jù)現(xiàn)場實際情況選

6、配升壓變壓器 可以是單機400V電壓，或10kV以上電壓兩臺500kW單機，可以通過分裂繞組變壓器構(gòu)成1MW并網(wǎng)方案：2:35第十九頁，共50頁。二次回路和嵌入式控制板 二次回路電源系統(tǒng) （交流電源、直流電源、UPS電源）模擬量 采集和輸出 （電壓、電流、溫度傳感器）開關(guān)量采集和輸出（熔斷器、接觸器、風(fēng)機等狀態(tài)和控制）IGBT驅(qū)動 、保護通道電池板絕緣檢測 、漏電檢測（交流側(cè)、直流側(cè)）狀態(tài)顯示按鈕 （狀態(tài)顯示、鑰匙開關(guān)、急停） 嵌入式控制板 CUP（單DSP或雙DSP系統(tǒng)），應(yīng)用中TI的TMS320F2812/28335居多。外圍功能電路： 模擬和開關(guān)信號處理；邏輯運算；通訊；電源管理等。第二

7、十頁，共50頁。輔助電源交流電源直流開關(guān)電源 UPS電源（或電容儲能供電）現(xiàn)場的交流電源取電方式第二十一頁，共50頁。散熱和風(fēng)機 額定功率下（常溫）IGBT模塊的總體熱功耗約3.6kW電抗器熱功耗 （三相電抗器總功耗2.5kW， 115，滿載） 其他（電容，熔斷器，風(fēng)機等）約1.4KW柜內(nèi)總熱功耗： 約7.5KW（環(huán)境溫度升高時， 總功耗也增加） 高原應(yīng)用中，要考慮極端環(huán)境溫度和散熱效率等問題 第二十二頁，共50頁。散熱片 為了降低成本，多為壓合的散熱器工藝，利用現(xiàn)成的標準齒片壓合，成本低，但散熱效果略差。 整體用一套模具澆鑄，熱阻最小，散熱效果好，成本也較高。 利用預(yù)埋熱管，散熱效果最好，但

8、成本也最高。2:40第二十三頁，共50頁。控制和保護 大功率逆變器的控制部分要完成如下幾個基本任務(wù)：跟蹤電池板（MPPT: 最大功率跟蹤） 充分發(fā)揮電池板的發(fā)電潛力跟蹤電網(wǎng) 保證輸出電流和頻率保持和電網(wǎng)同步直流電到交流電的轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換的同時，調(diào)節(jié)輸出功率的大?。ɑ蚋鶕?jù)電網(wǎng)需要發(fā)出無功功率）第二十四頁，共50頁。控制和保護視在功率、有功功率和無功功率：第二十五頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo 大功率逆變器的控制部分跟蹤電池板跟蹤電池板（MPPT: 最大功率跟蹤） 使逆變器始終工作在太陽能電池板陣列的最大輸出功率點（附近），以充分發(fā)揮電池板 潛力。第二十六頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo 大功率逆變器的控制部分要完

9、成的任務(wù)跟蹤電池板跟蹤電池板（MPPT: 最大功率跟蹤） 薄膜電池板與晶硅電池板第二十七頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo 大功率逆變器的控制部分跟蹤電網(wǎng) 跟蹤電網(wǎng)（軟件鎖相環(huán)技術(shù)（PLL）2:50第二十八頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo 大功率逆變器的控制部分要完成的任務(wù)直流到交流的轉(zhuǎn)換 直流到交流的變換原理 單相逆變原理 三相逆變原理 第二十九頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo 單相逆變原理單相逆變原理：第三十頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo三相逆變原理（三相逆變原理（SPWMSPWM）采樣控制理論：沖量（面積）相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。第三十一頁，共50頁。控制和保護逆變算法 SVPWM：

10、 將三相電量用一個空間矢量表示 用基本電壓空間矢量構(gòu)成空間矢量組第三十二頁，共50頁。控制和保護 逆變算法 SVPWM： 第三十三頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo軟件控制思想： 3:10第三十四頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo 大功率逆變器的控制部分要完成的任務(wù)保護 保護 直流側(cè)：直流過壓 交流側(cè)：交流過壓、欠壓、過頻、欠頻；過流，過載，短路。 反孤島保護 低電壓穿越 絕緣監(jiān)測第三十五頁，共50頁?？刂坪捅Ｗo 大功率逆變器的控制部分要完成的任務(wù)保護低電壓穿越第三十六頁，共50頁。電能質(zhì)量逆變器在運行時不應(yīng)造成電網(wǎng)電壓波形過度畸變和注入電網(wǎng)過度的諧波電流，以確保對連接到電網(wǎng)的其他設(shè)備不造成不利影響各次諧波含量的

11、允許值 第三十七頁，共50頁。電能質(zhì)量逆變器在運行時不應(yīng)造成電網(wǎng)電壓波形過度畸變和注入電網(wǎng)過度的諧波電流，以確保對連接到電網(wǎng)的其他設(shè)備不造成不利影響各次諧波含量的允許值 第三十八頁，共50頁。電能質(zhì)量 標準：逆變器額定功率運行時，注入電流諧波總畸變率限值不大于5% iTHD5%（輸出波形輸出電流1125A時的仿真效果） 第三十九頁，共50頁。電能質(zhì)量總電流諧波畸變 率THD=1.08% （滿功率時） 第四十頁，共50頁。電能質(zhì)量總電流諧波畸 變率THD=4.55% （四分之一功率時） 第四十一頁，共50頁。機柜采用四柜體結(jié)構(gòu) 直流柜 逆變柜控制柜 交流輸出柜 1 2 3 4 第四十二頁，共50

12、頁。機柜采用四柜體結(jié)構(gòu) 直流柜逆變柜 控制柜交流輸出柜 1 2 3 4第四十三頁，共50頁。機柜 柜體一般形式為長方體，擁有12條棱來支撐起柜體。將鋼材在折彎機器上折彎九次。形成如下圖中的型材，被稱為九折彎型材。而用九折彎型材做12條棱的柜子，稱之為九折彎柜?，F(xiàn)在也有廠家使用16折彎的型材，承重性能更好一些。 第四十四頁，共50頁。同行業(yè)其他品牌機柜SMA SUNNY CENTRAL 500HE:寬高深 =2800 2160 850重: 1900kg 防護等級：IP20輸出電壓：270V合肥陽光:SG 500KTL寬高深 =2800 2160 850重: 2288kg防護等級：IP20輸出電壓

13、：270V第四十五頁，共50頁。同行業(yè)其他品牌機柜（500kW） 安徽頤和特變電工中國南車深圳科士達許繼中科電十四所3:15第四十六頁，共50頁。大功率逆變器(500kW)主要硬件成本構(gòu)成整機硬件成本構(gòu)成 第四十七頁，共50頁。認證小功率機型的認證繁多，不同國家或地區(qū)都有各自的認證要求。 國內(nèi)要求必須過“金太陽”認證；國外的認證如德國TV、VDE-AR-N 4105、CE，意大利Enel-GUIDA，西班牙ROYAL DECREE 1663/2000，英國G83、G59，澳洲AS4777，美洲UL-1741等。大功率機型的主要認證 國內(nèi)必過的認證有“金太陽”認證和低電壓穿越試驗通過報告；有的廠家為了出口或用戶的需要，也做德國TUV 認證或BDEW(德國中壓電網(wǎng)指令要求) 第四十八頁，共50頁。結(jié)束語大功率光伏逆變器設(shè)計需要電力電子、自動控制理論、計算機技術(shù)等多個學(xué)科的綜合技術(shù)。目前國內(nèi)變流技術(shù)水平同國外相比還有較大差距，外在表現(xiàn)在長期可靠性運