并网逆变器应用新方案

1.1 简介新能源不间断供电系统是集太阳能、风能、市电、电池储能、柴油发电为一体的多元化不间断供电系统。2.1 应用领域 光电屋顶节能建筑、错峰用电较频繁的地区、酒店、写字楼、别墅、居民小区、医院、通讯基站等。3.1 系统结构3.1.1 新能源不间断供电系统结构方框图图 3.1 3.1.2 系统结构方框图主要部件及功能太阳能由太阳能电池串联组成，将太阳能转换为直流电能风能由风机把机械能转换成直流电能并网逆变器由 DC-DC稳压和 DC-AC转换成 230Vac 与多台并网逆变器并机使用双向逆变器由电池充电器和逆变器组成柴油发电机由永磁发电机与双向逆变器组成4.1 系统工作原理太阳能、风能、市电、蓄电池、分别通过各自的并网逆变器产生同频同相的交流电并联组成一个小型不间断电网，在市电停电的情况下不影响小型电网的供电。它们输出的电压分别为太阳能并网逆变器230VAC、风能并网逆变器 230VAC、市电输入的并网逆变器 225VAC、蓄电池双向逆变器 220VAC、柴油发电机 225VAC。当风能、太阳能电量充足时小型不间断电网首选太阳能、风能并网逆变器供电，并将过剩的能量通过双向逆变器向蓄电池储能。当太阳能、风能电量不足时，小型不间断电网选择市电输入的并网逆变器供电。当市电停电时，小型不间断电网只能选择双向逆变器供电，因为柴油发电机平时不工作。此时蓄电池将以往存储的太阳能、风能的能量通过双向逆变器向小型不间断电网释放，保证供电系统不间断。当蓄电池电量不足时，双向逆变器产生报警触发信号给柴油发电机启动，以保证供电系统长期可靠的运行。5.1 新能源不间断供电系统的优势新能源不间断供电系统有以下优势1、为用户提供稳定不间断的供电系统，解决停电带来的不便。2、通过太阳能、风能发电，节能环保为用户创造经济效益。3、覆盖范围广，可面向写字楼、别墅、居民小区、医院、通讯基站等。5、模块化架构，根据不同的用电需求配制，安装维护方便。6、冗余输出实现多台并联，稳定可靠，单一模块出故障时不影响系统工作。7、节能环保符合国家提昌的节能减排要求6.1 新能源不间断供电系统设计6.2.1 并网逆变器设计并网逆变器不但是新能源不间断供电系统的主要部件，而且还是系统的核心，是系统设计的重中之重。6.2.2 并网逆变器的参数与技术指标1、 最大输入电压 450VDC 2、 最小输入电压 150VDC 3、 输入启动电压 170VDC 4、 MPPT 电压范围 150～ 380VDC 5、 最大输入电流 20A 6、 额定输出功率 3KW 7、 最大输出电流 13A 8、 额定电网电压 230Vac 9、 额定电网频率 50HZ 10、 允许电网电压 180～ 260Vac 11、 允许电网频率 47～ 51.5HZ 12、 电流 THD -I/U; 式中 dI 为输入电流的变化量， dU为输入电压的变化量， I 为输入电流， U为输入电压 . MPPT的实现当 dI/dU-I/U 时说明 MPPT处于最佳功率点， DSP控制现有的输出电流不变。当 dI/dU-I/U 时， DSP减小现有的输出电流以获得最佳功率点。6.2.7 频率与相位电网电压通过差分放大器和比较器后产生与电网同频同相的方波信号送往 DSP检测。 DSP通过调节 SPWM载波频率以跟踪电网频率，通过零点复位正弦表来保持逆变输出与电网相位一致。6.2.8 孤岛检测根据国外目前的研究情况，被动检测法是孤岛检测最简易而有效的方法。被动检测法是指当电网停电时逆变器无法带起电网这个庞大的负载，输出电压与频率会随着电网的中断而发生变化，通过检测输出电压与频率判断孤岛是否发生。6.3.1 双向逆变器的设计双向逆变器是新能源不间断供电系统的主要部件之一，是由电池充电器与并网逆变器组成。并网逆变器的设计参见 6.2.1 6.3.2 双向逆变器的参数与技术指标电池充电器1、 输入电压 180～ 260Vac 2、 输入功率因数 0.98 3、 恒流充电 20A 4、 恒压充电 58V 5、 浮充电压 55V 6、 通讯方式 RS485 并网逆变器参数1、 输入电压 42～ 62VDC 2、 最大输入电流 65A 3、 低压报警触发电压 44VDC 4、 低压保护 44VDC 5、 过压保护 62VDC 6、 额定输出功率 3KW 7、 最大输出电流 13A 8、 额定电网电压 230Vac 9、 额定电网频率 50HZ 10、 允许电网电压 180～ 260Vac 11、 允许电网频率 47～ 51.5HZ 12、 电流 THD 5 13、 直流电流份量 0.5 14、 功率因数 ≧ 0.9915、 平均效率 94 16、 通讯方式 RS485 6.3.3 双向逆变器技术指标评估双向逆变器中的并网逆变器无需孤岛保护与 MPPT相对来说比较容易实现。6.3.4 双向逆变器电路拓扑6.3.5 双向逆变器工作原理电池充电器工作原理当充电压收到双向逆变器的开机指令时启动， 230Vac 经过输入整流与 PFC功率因数校正后形成稳定的 385VDC， 经变压器隔离输出再经过整流滤波得到 58VDC电压给 48V 200AH蓄电池充电。充电过程分为三个阶段。第一阶段恒流 20A 充电 , 当电池电压慢慢升到 57.6VDC时进入 58V 恒压充电阶段。在恒压充电阶段检测充电电流小于 2A 时进入第三阶段浮充， 是将 58V 充电电压降到 55V 给电池充电 1 小时后关闭充电。并网逆变器工作原理当收到失压脱扣器停电触发信号后启动，输出 230Vac 向用户提供不间断电源，当蓄电池电压低于 44V 时发出欠压报警信号触发柴油发电机工作来补充能量并且保证用户供电的稳定。6.4.1 柴油发电机设计柴油发电机由永磁电机、柴油机、电启动装置、 48V 蓄电池、双向逆变器组成。6.4.2 柴油发电机结构方框图6.4.3 柴油发电机工作原理简述当电启动装置收到双向逆变器发出的欠压报警信号时，启动柴油机带动永磁发电机发电经双向逆变器后得到稳定的 230Vac 输出，与此同时给蓄电池充电。双向逆变器工作原理参见 6.3.5 7.1 总结新能源不间断供电系统适合于供电稳定性较高的场合，如通讯基站、服务器、医院、酒店、别墅、写字楼等，节能环保符合“十二五”发展规划中提出的新能源产业的战略目标。