兆瓦級光伏逆變器的設(shè)計及應(yīng)用

兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器的

設(shè)計及應(yīng)用一.光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展方向和未來的市場規(guī)模二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)三.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計測試、認(rèn)證和應(yīng)用四.安徽頤和新能源科技股份有限公司簡介目錄一.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：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)，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.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：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，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.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.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二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)MW逆變器基本電氣原理設(shè)計器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計安全技術(shù)要求電磁兼容技術(shù)要求產(chǎn)品功能要求性能要求和壽命二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)1.MW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。

二.兆瓦級光伏并網(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

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（Teammode）。缺點：整機大而重，成本較高、噪音有問題。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)1.MW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。二.兆瓦級光伏并網(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

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)問題器件選型:直流側(cè)：直流開關(guān)DCBreaker+DCFilter+DC側(cè)防雷器SPD直流電容DCCapacitor：電解型，薄膜型DC-link：Busbar+Snubber+ResisterPowerModule：Radiator+Cooling+IGBTModule+Driver電抗器inductor：材質(zhì)選型和感量設(shè)計，諧波分量計算交流脫扣：ACcontactor+SofterResistor交流側(cè)：ACFilter+交流開關(guān)ACBreaker+AC側(cè)防雷器SPD交流電流/電壓檢測：交流電壓/電流+RCD+RCM+leakagecurrent直流電壓/電流檢測回路：直流電壓/電流+DCGroundingTest系統(tǒng)供電：工業(yè)級模塊電源+LVRT功能二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)2.器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計: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，IP等級（室內(nèi)還是戶外箱式逆變）。主要細部工藝設(shè)計：DC-link+PowerModule+inductor+CurrentSensor；ACcontactor+ACFilter+ACBreaker

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；3）snubber的容值與驗證；4）散熱模組額定功率溫升驗證二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)2.器件選型和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計:交流電流/電壓檢測點設(shè)置：交流電壓/電流+RCD+RCM，抗干擾處理直流電壓/電流檢測點設(shè)置：直流電壓/電流+DCGroundingTest敏感信號的屏蔽和保護，需加屏蔽地和控制傳輸距離。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)室內(nèi)型二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)箱式逆變二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)正面維護二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)母排設(shè)計二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)安裝接口二.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)3.安全技術(shù)要求安全執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

IEC62103;EN50178;IEC/EN62109-1;IEC/EN62109-2。電氣性能：過電壓等級,爬電距離,電氣間隙,耐壓和絕緣,接地阻抗.

結(jié)構(gòu)安全：IP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。銘牌和標(biāo)識：標(biāo)簽設(shè)計：IEC60417-12000

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。防孤島：VDE0126-1-1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，其與LVRT功能很難同時具備。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)4.電磁兼容技術(shù)要求電磁兼容執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-6-1/2ElectrostaticdischargeESD（抗靜電）

RFradiatedimmunity（輻射抗擾度）

Electricalfasttransients/burstEFT/BSurge（電快速脈沖）

Injectedcurrent（電流注入）

Powerfrequencymagneticfield（工頻磁場干擾）EN61000-6-3/4Conductedemission（輻射）

RFradiatedemission（傳導(dǎo)）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)5.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；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，5-10年電參數(shù)的存儲，年/月/日/時發(fā)電量和收益計算；可編程的低電壓穿越功能，具備使能允許和參數(shù)自定義；機器內(nèi)溫濕度檢測與溫度輔助加熱；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)6.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，具體如下：如何理解和實現(xiàn)10-20年壽命？質(zhì)保與Cost！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；開關(guān),FUSE，F(xiàn)AN,電容,IGBT,半導(dǎo)體器件,顯示器件；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；良好的afterserves，快速有效的服務(wù)也是設(shè)計壽命延長的方法；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)？三.兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計測試、認(rèn)證和應(yīng)用1.測試平臺：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，技術(shù)指標(biāo)驗證，特別是LVRT驗證，需要大量設(shè)備儀器！2.產(chǎn)品認(rèn)證：國內(nèi)市場：金太陽認(rèn)證，CQC認(rèn)證；國外：TUV，DK5940

涉及認(rèn)證的費用和周期，市場