光伏并網(wǎng)逆變器原理

合肥陽光電源有限公司

研發(fā)中心光伏并網(wǎng)逆變器原理一、常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點

2.1效率

2.2直流輸入電壓適應(yīng)范圍

2.3可靠性（保護配置方式和種類）

2.4并網(wǎng)電流諧波

2.5逆變控制策略

2.6最大功率點跟蹤方式

2.7鎖相技術(shù)特點

2.8孤島效應(yīng)檢測技術(shù)

2.9監(jiān)控軟件和附件三、陽光電源相關(guān)產(chǎn)品介紹四、相關(guān)業(yè)績報告內(nèi)容光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、光伏并網(wǎng)逆變器、計量裝置及配電系統(tǒng)組成。太陽電池產(chǎn)生直流電能。通過光伏并網(wǎng)逆變器直接將電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻、同相的正弦波電流，饋入電網(wǎng)。常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)直接逆變系統(tǒng)工頻隔離系統(tǒng)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)

高頻隔離系統(tǒng)

多DC-DC（MPPT）、單逆變系統(tǒng)

高頻升壓不隔離系統(tǒng)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)1.1直接逆變系統(tǒng)

常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)直接逆變系統(tǒng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：省去了笨重的工頻變壓器：高效率（>97%）、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單。成本低。缺點：(1)太陽電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽電池板兩極有電網(wǎng)電壓，對人身安全不利。(2)直流側(cè)太陽電池MPPT電壓需要大于350V。這對于太陽電池組件乃至整個系統(tǒng)的絕緣有較高要求，容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)1.2工頻隔離系統(tǒng)

常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)優(yōu)點：使用工頻變壓器進行電壓變換和電氣隔離，具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、抗沖擊性能好、安全性能良好、直流側(cè)MPPT電壓等級一般在200V-800V。缺點：(1)系統(tǒng)效率相對較低。

(2)笨重。工頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)1.3高頻隔離系統(tǒng)

常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)優(yōu)點：同時具有電氣隔離和重量輕的優(yōu)點，系統(tǒng)效率在93％左右。缺點：(1)由于隔離DC/AC/DC的功率等級一般較小，所以這種拓樸結(jié)構(gòu)集中在5KW以下；(2)高頻DC/AC/DC的工作頻率較高，一般為幾十KHz,或更高，系統(tǒng)的EMC比較難設(shè)計；（3)系統(tǒng)的抗沖擊性能差。高頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)1.4高頻升壓不隔離系統(tǒng)

常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)優(yōu)點：和第一種拓樸結(jié)構(gòu)類似，由于省去了笨重的工頻變壓器，所以可以帶來以下優(yōu)點：高效率、重量輕。同時加入了BOOST電路用于DC/DC直流輸入電壓的提升，所以太陽電池陣列的直流輸入電壓范圍可以很寬（150V-450V）。這種拓撲結(jié)構(gòu)越來越成為市場的主流。缺點：(1)同樣，太陽電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽電池板兩極有電網(wǎng)電壓。(2)使用了高頻DC/DC，EMC難度加大。高頻升壓不隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)優(yōu)點：同高頻不隔離系統(tǒng)由于具有多個DC-DC電路，適合多個不同傾斜面陣列接入，即陣列1～n可以具有不同的MPPT電壓，十分適合應(yīng)用于光伏建筑。N一般為2或3。缺點：同高頻不隔離系統(tǒng)1.5多DC-DC（MPPT）、單逆變系統(tǒng)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)采用工頻變壓器隔離的大功率三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)10-500KW1.6三相并網(wǎng)逆變器采用工頻變壓器的技術(shù)方案常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)2005年，全球1818MW光伏組件，其中并網(wǎng)逆變器市場為60億人民幣常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)1.7、產(chǎn)業(yè)情況全球生產(chǎn)逆變器的著名廠商大約有20家：●

德國SMA●荷蘭Mastervolt●

奧地利Fronius●

德國conergy●德國KACO●

日本Sharp●

加拿大Xantrex●

瑞士Asp●

西班牙Ingeteam

其它如京瓷、三菱、Satcon、Solarmax、delta、Sunways常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)典型產(chǎn)品介紹：3KW—6KWKACO（直接逆變）SMA（工頻隔離）常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)Mastervolt（高頻隔離）SHARP（Boost升壓）常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)西門子750KW常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)Satcon公司500KWXantrex500KW常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)SMA1000KW常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變器中常用的效率概念：最大效率ηmax

：逆變器所能達到的最大效率歐洲效率ηeuro：按照在不同功率點效率根據(jù)加權(quán)公式計算加州效率ηcec：按照不同功率，不同直流電壓點效率計算MPPT效率ηmppt：反應(yīng)逆變器最大功率點跟蹤的精度整機效率ηtot：在某個直流電壓下ηeuro和ηmppt乘積2.1轉(zhuǎn)換效率

二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點SG100K3的效率：最大效率ηmax

：96.27%歐洲效率ηeuro：

95.38%SG5K的效率：最大效率ηmax

：94.7%歐洲效率ηeuro：

94.2%二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.1轉(zhuǎn)換效率2.2直流輸入電壓范圍二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點具體設(shè)計系統(tǒng)串聯(lián)數(shù)時綜合考慮以下幾個因素：

溫度的影響：需要保證在夏天和冬天的MPPT范圍效率的影響：盡量考慮逆變器的最優(yōu)效率工作點導線的損耗：電壓越高，損耗越少。

概念：MPPT工作電壓范圍：逆變器MPPT的搜索范圍直流電壓范圍：系統(tǒng)能夠工作的最低電壓至最高電壓最高系統(tǒng)開路電壓：系統(tǒng)能承受的最高直流電壓舉例如下：SG100K3:450V~880VDC，一般推薦陣列開路電壓配置為700V左右。（44V開路電壓為16串）SG5K:220V~780VDC，一般推薦陣列開路電壓配置為530V左右。（44V開路電壓為12串）2.2直流輸入電壓范圍二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點保護類型：電網(wǎng)電壓過欠壓電網(wǎng)電壓過欠頻交流短路保護孤島效應(yīng)保護逆變器過熱保護直流極性反接保護逆變器過載保護逆變器對地漏電保護2.3可靠性（保護配置方式和種類）二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點SG100K3:<3%在額定負載時SG5K:<4%在額定負載時2.4輸出正弦波失真度

電網(wǎng)對于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的諧波要求很高，按照目前光伏并網(wǎng)逆變器的相關(guān)國際標準要求：一般在額定功率時，要求并網(wǎng)電流諧波<5%。二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖MPPT環(huán)最大功率跟蹤直流電壓外環(huán)直流電壓穩(wěn)壓交流電流內(nèi)環(huán)快速跟蹤電流限流控制交流電壓前饋實現(xiàn)無差拍電流控制

2.5逆變控制策略二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點1.核心控制思想是通過對直流電壓的擾動，判斷直流功率的變化，從而搜索到最大功率點。2.6最大功率點跟蹤（MPPT）2.具體的方法：采用精度高于0.1％的電能專用采樣芯片二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點

使用電壓比較器和施密特觸發(fā)器進行整形，得到和電網(wǎng)電壓完全同頻同相的方波。2.7鎖相技術(shù)特點

使用DSP芯片的CAPTURE口進行捕獲。軟件中檢測到電網(wǎng)頻率和相位。調(diào)整并網(wǎng)電流的頻率和相位，從而使得并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓同頻，相位差180°。二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點

被動檢測：電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位。當電網(wǎng)失電時，會在電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)上，產(chǎn)生跳變信號，通過檢測跳變信號來判斷電網(wǎng)是否失電。2.8孤島效應(yīng)檢測技術(shù)主動式檢測方法：指對電網(wǎng)參數(shù)產(chǎn)生小干擾信號，通過檢測反饋信號來判斷電網(wǎng)是否失電，其中一種方法就是通過在并網(wǎng)電流中注入很小的失真電流。通過測量逆變器輸出的電流的相位和頻率，采用正反饋的方案，加大注入量。從而在電網(wǎng)失電時，能夠很快地檢測出異常值。逆變器中同時具有兩種軟件解決方案二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.9監(jiān)控軟件和附件二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點工業(yè)級監(jiān)控主機二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.9監(jiān)控軟件和附件

通訊協(xié)議采用MODBUS協(xié)議。

提供基于Windows2000和xp的多機版監(jiān)控軟件。

可提供包括逆變器在內(nèi)的整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的“三遙”方案。

中英文界面，操作直觀友好。

自動翻屏功能，具有良好地展示效果。

可監(jiān)控其他站控層設(shè)備，實現(xiàn)整個電站的遠程監(jiān)控；二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.9監(jiān)控軟件和附件

遠程通訊手段靈活，功能強大

GPRSEthernet以太網(wǎng)

SMS短信報警

E_mail數(shù)據(jù)采集和報警

Excel電子表格報表可免費提供通訊協(xié)議，協(xié)助客戶二次開發(fā)二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.9監(jiān)控軟件和附件二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.9監(jiān)控軟件和附件光伏陣列防雷匯流箱（4～12路）

二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.9監(jiān)控軟件和附件光伏陣列防雷匯流箱（二）

二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點2.9監(jiān)控軟件和附件單相：SG1K5TL,SG2K5TL,SG3K,SG5K,SG6K,三、相關(guān)產(chǎn)品介紹三相：SG10K3,SG30K3,SG50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL,SG1000KHV所有產(chǎn)品具有CE認證。其中，SG100K3通過TUV認證，SG30K3,SG50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL通過意大利DK5940認證。高頻升壓不隔離拓撲結(jié)構(gòu)三、相關(guān)產(chǎn)品介紹SG1K5TL,SG2K5TL光伏并網(wǎng)逆變器SG3K光伏并網(wǎng)逆變器三、相關(guān)產(chǎn)品介紹

工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu)SG5K,6K-C光伏并網(wǎng)逆變器三、相關(guān)產(chǎn)品介紹

工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu),室內(nèi)型SG5K,6K－B光伏并網(wǎng)逆變器三、相關(guān)產(chǎn)品介紹

工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu),室外型SG10K3三、相關(guān)產(chǎn)品介紹

工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu)SG30K3/SG50K3三、相關(guān)產(chǎn)品介紹

工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu)SG100K3光伏并網(wǎng)逆變器三、相關(guān)產(chǎn)品介紹工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu)SG250K3三、相關(guān)產(chǎn)品介紹工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu)SG500KTL大型光伏并網(wǎng)逆變器三、相關(guān)產(chǎn)品介紹直接逆變，無變壓器隔離拓撲結(jié)構(gòu)工頻隔離拓撲結(jié)構(gòu)SG500K3三、相關(guān)產(chǎn)品介紹三、相關(guān)產(chǎn)品介紹