瓦恩默電氣高壓真空直流接觸器光伏逆變器變流器中應(yīng)用

光伏逆變器*概述

通常把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對應(yīng)，把將直流電能變換成交流電能的過 程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電 路，把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設(shè)備、電源調(diào)整器或逆變器。

根據(jù)逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的用途可分為獨立型電源用和并網(wǎng)用二種。根據(jù)波形調(diào)制方式又可分為方波逆變器、階梯波逆變器、正弦波逆變器和組合式三相逆變器。對于用于并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器，根據(jù)有無變壓器又可分為變壓器型逆變器和無變壓器型逆變器。

光伏逆變器是光伏系統(tǒng)中的核心設(shè)備，它將太陽能電池板的直流電 轉(zhuǎn)換為交流電，因而光伏逆變器市場與光伏系統(tǒng)相關(guān)的市場關(guān)聯(lián)緊密，在光伏系統(tǒng)中的成本占比約 10%-13%。

光伏逆變器市場是一個在全球經(jīng)濟衰退的大環(huán)境下充滿活力的市場。歐洲目前是全球太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)頭羊，中美兩國競相加大了對太陽能利用的研究、投資和開發(fā)的力度。

光伏逆變器*組成

? 主要參數(shù)、系統(tǒng)構(gòu)成和主回路拓?fù)?

? 直流輸入部分保護器件
      高壓直流接觸器
 

? 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

光伏逆變器*工作原理

逆變器是一種由半導(dǎo)體器件組成的電力調(diào)整裝置，主要用于把直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。一般由升壓回路和逆變橋式回路構(gòu)成。升壓回路把太陽電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓;逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價地轉(zhuǎn)換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開關(guān)元件構(gòu)成，通過有規(guī)則地讓開關(guān)元件重復(fù)開-關(guān)(ON-OFF)，使直流輸入變成交流輸出。當(dāng)然，這樣單純地由開和關(guān)回路產(chǎn)生的逆變器輸出波形并不實用。一般需要采用高頻脈寬調(diào)制(SPWM)，使靠近正弦波兩端的電壓寬度變狹，正弦波中央的電壓寬度變寬，并在半周期內(nèi)始終讓開關(guān)元件按一定頻率朝一方向動作，這樣形成一個脈沖波列(擬正弦波)。然后讓脈沖波通過簡單的濾波器形成正弦波。
 

光伏逆變器* 產(chǎn)品特點

■可以測試1K-1MW逆變器

■開放性架構(gòu)軟件平臺

■支持含有GPIB/RS-232或RS-485/接口儀器

■測試項目編輯功能

■測試程序編輯功能

■測試報告編輯功能

■統(tǒng)計分析報表編輯功能

■在線儀器儀表控制功能

■使用者權(quán)限設(shè)定

■測試項目管理功能

■測試人員管理功能

■可以系統(tǒng)預(yù)設(shè)測試項目，提高測試生產(chǎn)率

■根據(jù)用戶需求可擴增硬件

■圖形化接口

光伏逆變器* 參數(shù)指標(biāo)

為正確選用光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器，應(yīng)對逆變器的技術(shù)性能進行評價。根據(jù)逆變器對離網(wǎng)型主要光伏發(fā)電系統(tǒng)運行特性的影響和光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器性能的要求，評價內(nèi)容有如下幾項： 

1.額定輸出容量

表征逆變器向負(fù)載供電的能力。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多的用電負(fù)載。但當(dāng)逆變器的負(fù)載不是純阻性時，也就是輸出功率小于1時，逆變器的負(fù)載能力將小于所給出的額定輸出容量值。 

2.輸出電壓穩(wěn)定度

表征逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓能力。多數(shù)逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動范圍內(nèi)該逆變器輸出電壓的偏差，通常稱為電壓調(diào)整率。高性能的逆變器應(yīng)同時給出當(dāng)負(fù)載由0%→100%變化時，該逆變器輸出電壓的偏差，通常稱為負(fù)載調(diào)整率。性能良好的逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)≤±3%，負(fù)載調(diào)整率應(yīng)≤±6%。 

3.整機效率

表征逆變器自身功率損耗的大小，通常以%表示。容量較大的逆變器還應(yīng)給出滿負(fù)荷效率值和低負(fù)荷效率值。kw級以下逆變器的效率應(yīng)為85%-90%，逆變器效率的高低對光伏發(fā)電系統(tǒng)提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有重要影響。 

4.保護功能

過電壓、過電流及短路保護是保證逆變器**運行的*基本措施。功能**的正弦波逆變器還具有欠電壓保護、缺相保護及溫度越限報警等功能。 

5.起動性能

逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動。高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負(fù)荷起動而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身**，有時采用軟起動或限流起動。對于大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的波形失真度和噪聲水平等技術(shù)性能也十分重要。

光伏逆變器*技術(shù)參數(shù)

? *大直流功率 550kWp

? 輸入*大直流電壓：900 Vdc

? *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

? *大交流輸出電流：1176/1069A

? 額定頻率：50 Hz

? *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

光伏逆變器*功能

逆變器不僅具有直交流變換功能，還具有*大限度地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護功能。歸納起來有自動運行和停機功能、*大功率跟蹤控制功能、防單獨運行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動電壓調(diào)整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)。這里簡單介紹自動運行和停機功能及*大功率跟蹤控制功能。

1、自動運行和停機功能

早晨日出后，太陽輻射強度逐漸增強，太陽電池的輸出也隨之增大，當(dāng)達到逆變器工作所需的輸出功率后，逆變器即自動開始運行。進入運行后，逆變器便時時刻刻監(jiān)視太陽電池組件的輸出，只要太陽電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率，逆變器就持續(xù)運行，直到日落停機，即使陰雨天逆變器也能運行。當(dāng)太陽電池組件輸出變小，逆變器輸出接近0時，逆變器便形成待機狀態(tài)。

2、*大功率跟蹤控制功能

太陽電池組件的輸出是隨太陽輻射強度和太陽電池組件自身溫度(芯片溫度)而變化的。另外由于太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性，因此存在能獲取*大功率的*佳工作點。太陽輻射強度是變化著的，顯然*佳工作點也是在變化的。相對于這些變化，始終讓太陽電池組件的工作點處于*大功率點，系統(tǒng)始終從太陽電池組件獲取*大功率輸出，這種控制就是*大功率跟蹤控制。太陽能發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器的*大特點就是包括了*大功率點跟蹤(MPPT)這一功能。

光伏逆變器*認(rèn)證

? 小功率機型的認(rèn)證繁多，不同國家或地區(qū)都有各自的認(rèn)證要求。

國內(nèi)要求必須過“金太陽”認(rèn)證;國外的認(rèn)證如德國TüV、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(rèn)證

國內(nèi)必過的認(rèn)證有“金太陽”認(rèn)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(rèn)證或BDEW(德國中壓電網(wǎng)指令要求)

光伏逆變器*要求

1、要求具有較高的效率。由于目前太陽能電池的價格偏高，為了*大限度的利用太陽能電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變器的效率。

2、要求具有較高的可靠性。目前光伏電站系統(tǒng)主要用于邊遠地區(qū)，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，如輸入直流極性接反保護、交流輸出短路保護、過熱、過載保護等。

3、要求輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍。由于太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強度變化而變化。特別是當(dāng)蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在10V~16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作。

光伏逆變器*選購指南

節(jié)能環(huán)保是大家共同關(guān)注的焦點,光伏產(chǎn)業(yè)從歐洲,澳洲,到現(xiàn)在的中國已經(jīng)成了熱門行業(yè),短短幾年內(nèi)國內(nèi)光伏逆變器生產(chǎn)廠家如春筍般的誕生,不過如何選擇太陽能逆變器這個還是有一定的標(biāo)準(zhǔn)。

逆變器是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，所以對逆變器有較高的要求，在選用逆變器時應(yīng)要注意其技術(shù)規(guī)格是否滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。一般重點考慮下列幾項技術(shù)指標(biāo)。

1、功率

一般根據(jù)系統(tǒng)的要求配置對應(yīng)功率段的逆變器，選型的逆變器的功率應(yīng)該與太陽能電池方陣的*大功率匹配，一般選取光伏逆變器的額定輸出功率與輸入總功率相近左右，這樣可以節(jié)約成本。

2、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

1)、選擇合適的輸入輸出電壓范圍，確保產(chǎn)品的*優(yōu)組合。

2)、逆變器的歐洲效率：它的高低將直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計成本與發(fā)電效率。

3)、太陽電池方陣*大功率跟蹤功能(MPPT)及其效率。

4)、應(yīng)注意所選用的逆變器應(yīng)有基本的保護功能，如過流/短路保護、過功率保護，過溫保護，防雷保護、孤島保護等功能。

5)、逆變器輸出電流波形畸變率(THD%)要低于4%。

3、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

作為光伏電站的核心設(shè)備，為保證電站的穩(wěn)定、可靠、持續(xù)運行，并網(wǎng)逆變器必須有很高的可靠性。它應(yīng)具有銷售目的地的安規(guī)認(rèn)證，電磁兼容認(rèn)證，及各國并網(wǎng)認(rèn)證：(以歐洲為例)

安規(guī)：EN62109-1，EN62109-2

電磁兼容:EN61000-6-1,EN61000-6-2,EN61000-6-3,EN61000-6-4

并網(wǎng)認(rèn)證:VDE0126-1-1(德國)

4、品牌與服務(wù)

建議購買目前市場上口碑不錯的品牌，因為一般品牌形象好的公司，通常會在技術(shù)，以及維修服務(wù)上有較大的投資，能滿足對客戶的承諾。

光伏逆變器*安裝環(huán)境

首先考慮的是光伏電站的規(guī)模,是家庭還是企業(yè),不過在國內(nèi)組建太陽能光伏電站還是比較少,主要是房屋結(jié)構(gòu)條件等限制,無法安裝太陽能電池板,廠房和企業(yè)還是很有優(yōu)勢。小型家庭光伏電站主要是針對國外別墅安裝。

光伏逆變器*維護

檢查內(nèi)容 檢查方法 維護周期 系統(tǒng)大致運行 狀態(tài)及環(huán)境

?觀察逆變器是否有損壞或變形。

?聽逆變器運行是否有異常聲音。

?在系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，檢查各項變量。

?檢查主要器件是否正常。

?檢查逆變器外殼發(fā)熱是否正常使用熱成像儀 等監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)熱情況。

?觀察進出風(fēng)是否正常。

?檢查逆變器周圍環(huán)境的濕度與灰塵、塔筒空氣 入口過濾器功能是否正常。 注意必須檢查進氣口的通風(fēng)。否則如果模 塊不能被有效冷卻將會由于過熱而發(fā)生故障。

每半年 1 次 系統(tǒng)清潔

?檢查電路板以及元器件的清潔。

?檢查散熱器溫度以及灰塵。如必要，須使用壓縮空氣并打開風(fēng)機，對模塊進行清潔。 ?更換空氣過濾網(wǎng)。

每半年到 1 年1 次

取決于使用環(huán)境 的灰塵含量，功率電路連接

?檢查功率電纜連接是否松動，按照之前所規(guī)定 的扭矩再緊固。

?檢查功率電纜、控制電纜有無損傷，尤其是與金屬表面接觸的表皮是否有割傷的痕跡。

?檢查電力電纜接線端子的絕緣包扎帶是否已脫落。

**調(diào)試之后半 年，此后每半年到 1 年1 次 端子、排線連 接

?檢查控制端子螺絲是否松動，用螺絲刀擰緊。

?檢查主回路端子是否有接觸**的情況，螺釘位置是否有過熱痕跡。

?目測檢查設(shè)備終端等連接以及排線分布。

1 年1 次

冷卻風(fēng)機維護 與更換

?檢查風(fēng)機葉片等是否有裂縫。