1、 光伏發電系統之 逆變器（大功率）簡介 目前主要發電形式目前國內主要發電形式（2012）： 火力發電：目前主要的發電形式，全國總裝機已經突破1000GW 水力發電：重要的發電形式，全國總裝機200多GW 風力發電：全國總裝機約70GW核電：全國總裝機約20G光伏發電：全國總裝機約5GW 對未來世界能源利用形式的預測 地熱光熱光伏和 光熱風力生物質生物質水力核電天然氣煤炭石油 光伏發電系統 典型應用形式并網應用 太陽升起，達到并網條件，接觸器閉合聯網，開始發電 典型應用形式應用現場 2:10逆變器主要構成部分 主要參數、系統構成和主回路拓撲 直流輸入部分 逆變部分（IGBT模塊和驅動器） LC濾

2、波器和交流輸出 二次電路 控制和保護 散熱 機柜500kW 主要參數指標 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，滿載效率更有意義 防護等級： IP20 (室內) 冷卻方式： 風冷系統構成逆變器電路系統圖 主拓撲電路（電路結構）逆變器主電路結構圖 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 FED

3、C-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直流支撐電容 支撐薄膜電容規格 420F/1100V 42A electronicon （60） 100000h, （t 70） 高頻吸收電容 1.52uF/1200V/IGBT AVX 2:20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

4、富士逆變橋部分IGBT: FF1400R12IP4，Skiip驅動器： 2ED300C17-S(T)輔助板： 2ED300E17-SFO，MAE30012 并聯方案裝配之后的IGBT模塊 各個廠家構成模塊的形式各異，但本質相同。差異的原因在于散熱、電磁兼容、整體布局等考慮的不同IGBT模塊并聯各種形式的IGBT逆變橋模塊 并聯濾波器和濾波仿真 LC濾波器L=0.120.17mH, 1100AC= 100200 F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

5、 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 輸出并網變壓器逆變器本身不帶變壓器，根據現場實際情況選配升壓變壓器 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成1MW并網方案：2:35二次回路和嵌入式控制板 二次回路電源系統 （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）開關量采集和輸出（熔斷器、接觸器、風機等狀態和控制）IGB

6、T驅動 、保護通道電池板絕緣檢測 、漏電檢測（交流側、直流側）狀態顯示按鈕 （狀態顯示、鑰匙開關、急停） 嵌入式控制板 CUP（單DSP或雙DSP系統），應用中TI的TMS320F2812/28335居多。外圍功能電路： 模擬和開關信號處理；邏輯運算；通訊；電源管理等。輔助電源交流電源直流開關電源 UPS電源（或電容儲能供電）現場的交流電源取電方式散熱和風機 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，風機等）約1.4KW柜內總熱功耗： 約7.5KW（環境溫度升高時， 總功耗也增加） 高原應用中，要考慮

7、極端環境溫度和散熱效率等問題 散熱片 為了降低成本，多為壓合的散熱器工藝，利用現成的標準齒片壓合，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。 利用預埋熱管，散熱效果最好，但成本也最高。2:40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：跟蹤電池板（MPPT: 最大功率跟蹤） 充分發揮電池板的發電潛力跟蹤電網 保證輸出電流和頻率保持和電網同步直流電到交流電的轉換 轉換的同時，調節輸出功率的大小（或根據電網需要發出無功功率）控制和保護視在功率、有功功率和無功功率：控制和保護 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）

8、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），以充分發揮電池板 潛力。控制和保護 大功率逆變器的控制部分要完成的任務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控制和保護 大功率逆變器的控制部分跟蹤電網 跟蹤電網（軟件鎖相環技術（PLL）2:50控制和保護 大功率逆變器的控制部分要完成的任務直流到交流的轉換 直流到交流的變換原理 單相逆變原理 三相逆變原理 控制和保護單相逆變原理：控制和保護三相逆變原理（SPWM）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節上時，其效果基本相同。控制和保護逆變算法 SVPWM： 將三相電量用一個空間

9、矢量表示 用基本電壓空間矢量構成空間矢量組控制和保護逆變算法 SVPWM： 控制和保護軟件控制思想： 3:10控制和保護 大功率逆變器的控制部分要完成的任務保護 保護 直流側：直流過壓 交流側：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 絕緣監測控制和保護 大功率逆變器的控制部分要完成的任務保護低電壓穿越電能質量逆變器在運行時不應造成電網電壓波形過度畸變和注入電網過度的諧波電流，以確保對連接到電網的其他設備不造成不利影響各次諧波含量的允許值 電能質量逆變器在運行時不應造成電網電壓波形過度畸變和注入電網過度的諧波電流，以確保對連接到電網的其他設備不造成不利影響各次諧波

10、含量的允許值 電能質量 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） 電能質量總電流諧波畸變 率THD=1.08% （滿功率時） 電能質量總電流諧波畸 變率THD=4.55% （四分之一功率時） 機柜采用四柜體結構直流柜逆變柜控制柜交流輸出柜 1 2 3 4 機柜采用四柜體結構直流柜逆變柜控制柜交流輸出柜 1 2 3 4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。現在也有廠家使用16折彎的型材，承重

11、性能更好一些。 同行業其他品牌機柜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：270V同行業其他品牌機柜（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大功率逆變器(500kW)主要硬件成本構成整機硬件成本構成 認證小功率機型的認證繁多，不同國家或地區都有各自的認證要求。 國內要求必須過“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(德國中壓電網指令要求) 結束語大功率光伏逆變器設計需要電力電子、自動控制理論、計算機技術等多個學科的綜合技術。目前國內變流技術水平同國外相比還有較大差距，外在表