光伏逆变器-技术培训

光伏发电系统之 逆变器（大功率） 简介 目前主要发电形式 Ø 目前国内主要发电形式（ 2012）： Ø 火力发电：目前主要的发电形式，全国总装机已经突破 1000GW Ø 水力发电：重要的发电形式，全国总装机 200多 GW Ø 风力发电：全国总装机约 70GW Ø 核电：全国总装机约 20G Ø 光伏发电：全国总装机约 5GW 对未来世界能源利用形式的预测 地热 光热 光伏 和 光热 风力 生物质 生物质 水力 核电 天然气 煤炭 石油 光伏发电系统 典型应用形式 • 并网应用 太阳升起，达到并网条件，接触器闭合联网，开始发电 典型应用形式 • 应用现场 2:10 逆变器主要构成部分 • 主要 参数、系统构成和主回路拓扑 • 直流输入部分 • 逆变部分（ IGBT模块和驱动器） • LC滤波器和交流输出 • 二次电路 • 控制和保护 • 散热 • 机柜 500kW 主要参数指标 • 最大直流功率 550kWp • 输入最大直流电压： 900 Vdc • 最大直流输入电流： 1200 A • 额定交流输出功率： 500 kW • 输出交流电压： 270 V • 最大交流输出电流： 1176/1069A • 额定频率： 50 Hz • 最大效率 ： 98.7%（约在 40%额定功率时）；某些地区，满载效率更有意义 • 防护等级： IP20 (室内 ) • 冷却 方式： 风冷 系统构成 • 逆变器电路系统图 主拓扑电路（电路结构） • 逆变器主电路结构图 直流 输入部分 • 直流（塑壳）断路器 : T6N630 TMA R630 FF 4P （ 2路输入 ） ABB • 直流 EMI滤波器 FEDC-600P Premo/Sshaffner • 电流传感器 LF2005-S/SP32 LEM • 电压传感器 NV100-1000 南车 时代 /LEM • 快速熔断器 170M5448 BUSSMANN • 浪涌吸收器 OVR PV 40 1000 P ABB 直流支撑电容 • 支撑薄膜电容规格 420µF/1100V 42A electronicon （ 60） 100000h, （ t ≤ 70℃ ） • 高频吸收电容 1.5~2uF/1200V/IGBT AVX 2:20 逆变 桥部分 • IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) 绝缘栅双极性晶体管 • 主要品牌： infineon semikron 三菱 富士 逆变 桥部分 • IGBT: FF1400R12IP4， Skiip • 驱动器： 2ED300C17-S(T) • 辅助板： 2ED300E17-SFO， MAE30012 • 并联方案 装配之后的 IGBT模块 各个厂家构成模块的 形式各异，但本质相 同。差异的原因在于 散热、电磁兼容、整 体布局等考虑的不同 IGBT模块并联 各种形式的 IGBT逆变桥模块 并联 滤波器和滤波仿真 LC滤波器 • L=0.12~0.17mH, 1100A • C= 100~200 µF 交流输出 • 交流 (塑壳 )断路器 T7S1250M PR231/P-LSI 3P FF • 接触器 AF1350-30-11 100-250AC AF16-30-11 100-250AC • 快速熔断器 170M6419 BUSSMANN • 浪 涌吸收器 OVR BT2 3N 40-320P ABB • 电流传感器 LF2005-S/SP32 LEM • 电压传感器 NV100-400 南车时代 • 交流 EMI滤波器 HCWMGF-1300HV PREMO 输出并网变压器 • 逆变器本身不带变压器，根据现场实际情况选配升压变压器 可以是单机 400V电压，或 10kV以上电压 • 两台 500kW单机，可以通过分裂绕组变压器构成 1MW并网方案： 2:35 二次 回路和嵌入式控制板 二次回路 • 电源 系统 （交流电源、直流电源、 UPS电源） • 模拟量 采集和输出 （电压、电流、 温度传感器） • 开关量采集和输出（熔断器、接触器、风机等状态和控制） • IGBT驱动 、保护通道 • 电池板绝缘检测 、漏电检测（交流 侧、直流侧 ） • 状态 显示按钮 （状态显示、钥匙开关、急停） 嵌入式控制板 • CUP（单 DSP或双 DSP系统），应用中 TI的 TMS320F2812/28335居多。 • 外围功能电路： 模拟和开关信号处理；逻辑运算；通讯；电源管理等。 辅助电源 • 交流电源 • 直流开关电源 • UPS电源（或电容储能供电） • 现场的交流电源取电方式 散热和风机 额定功率下（常温） • IGBT模块的总体热 功耗约 3.6kW • 电抗器 热功耗 （三相电抗器总 功耗 2.5kW， 115℃ ，满载 ） • 其他（电容，熔断器，风机等 ）约 1.4KW • 柜内总热功耗 ： 约 7.5KW（环境温度升高时， 总功耗也增加） • 高原应用中，要考虑极端环境温度和散热效率等问题 散热片 为了降低成本，多为压 合 的 散热器 工艺 ，利用现成的标准 齿片压合，成本低，但散热效 果略差。 整体用一套模具浇铸，热阻 最小，散热效果好，成本也较 高。 利用预埋热管，散热效果最好 ，但成本也最高。 2:40 控制和保护 大功率逆变器的控制部分要完成如下几个基本任务： • 跟踪电池板（ MPPT: 最大功率跟踪） 充分发挥电池板的发电潜力 • 跟踪电网 保证输出电流和频率保持和电网同步 • 直流电到交流电的转换 转换的同时，调节输出功率的大小（或根据电网需要发出无功功率） 控制和保护 视在功率、有功功率和无功功率： 控制和保护 大功率逆变器的控制部分 — 跟踪电池板 • 跟踪电池板（ MPPT: 最大功率跟踪） 使逆变器始终工作在太阳能电池板阵列的最大输出功率点（附近），以 充分发挥电池板 潜力。 控制和保护 大功率逆变器的控制部分要完成的任务 — 跟踪电池板 • 跟踪电池板（ MPPT: 最大功率跟踪） 薄膜电池板与晶硅电池板 控制和保护 大功率逆变器的控制部分 — 跟踪电网 • 跟踪电网（软件锁相环技术（ PLL）） 2:50 控制和保护 大功率逆变器的控制部分要完成的任务 — 直流到交流的转换 • 直流到交流的变换原理 单相逆变原理 三相逆变原理 控制和保护 Ø 单相逆变原理 ：