光伏并網(wǎng)逆變器原理ppt課件

1、李偉華，R&D中心，合肥陽光電力有限公司，2009年7月13日，第2講：光伏并網(wǎng)逆變器原理，一、普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)二。與光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)的技術(shù)要點2.1效率2.2 DC輸入電壓適應范圍2.3可靠性(保護配置模式和類型)2.4并網(wǎng)電流諧波2.5逆變器控制策略2.6最大功率點跟蹤模式2.7鎖相技術(shù)特性2.8孤島效應檢測技術(shù)2.9監(jiān)控軟件和附件3，太陽能相關(guān)產(chǎn)品簡介4。相關(guān)成果和報告內(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、計量裝置和配電系統(tǒng)組成。太陽能電池產(chǎn)生直流電能。光伏并網(wǎng)逆變器直接將電能轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)頻率和相位相同的正弦波電流，并將其饋入電網(wǎng)。普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲，直接逆變

2、器系統(tǒng)，工頻隔離系統(tǒng)，高頻隔離系統(tǒng)，多DC-DC(MPPT)，單逆變器系統(tǒng)，高頻升壓非隔離系統(tǒng)，普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲，1.1直接逆變器系統(tǒng)，1普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲，直接逆變器系統(tǒng)的優(yōu)缺點，優(yōu)缺點成本低。缺點：(1)太陽能電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽能電池板兩極都存在電網(wǎng)電壓，不利于人身安全。(2)DC太陽能電池的MPPT電壓需要大于350伏.這對于太陽能電池模塊甚至整個系統(tǒng)的絕緣有很高的要求，容易發(fā)生泄漏。1普通光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，1.2工頻隔離系統(tǒng)，1普通光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點：采用工頻變壓器進行電壓轉(zhuǎn)換和電氣隔離具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，抗沖擊性好，安全性能好，

3、DC側(cè)MPPT電壓等級一般為200-800伏。缺點：(1)系統(tǒng)效率相對較低。(2)重。工頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點，1普通光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，1.3高頻隔離系統(tǒng)，1普通光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點：它同時具有電氣隔離和重量輕的優(yōu)點，系統(tǒng)效率約為93。缺點：(1)由于孤立DC/交流/DC的功率級一般較小，這種拓撲結(jié)構(gòu)集中在5KW以下；(2)高頻DC/交流/DC的工作頻率較高，通常為幾十千赫或更高，系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計困難；(3)系統(tǒng)抗沖擊性差。高頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點，1普通光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，1.4高頻升壓非隔離系統(tǒng)，1普通光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點：類似于第一種拓撲結(jié)構(gòu)，它可以帶來以下

4、優(yōu)點：高效率和重量輕，因為它省去了大功率的變頻器。同時，增加BOOST電路，提高DC/DC輸入電壓，使太陽能電池陣列的DC輸入電壓范圍更寬(150-450伏)。這種拓撲結(jié)構(gòu)正在成為市場的主流。缺點：(1)同樣，太陽能電池板沒有與電網(wǎng)電氣隔離，太陽能電池板的兩極都有電網(wǎng)電壓。(2)使用高頻DC/DC使電磁兼容更加困難。高頻升壓非隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點，1普通光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點：由于同一個高頻非隔離系統(tǒng)有多個DC-DC電路，適合多個不同的斜面陣列接入，即陣列1n可以有不同的MPPT電壓，非常適合光伏建筑。n通常是2或3。缺點：同一個高頻非隔離系統(tǒng)，1.5個多DC-DC(MPPT)，單逆變器系

5、統(tǒng)，1個普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，10-500千瓦大功率三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)采用工頻變壓器隔離，1.6個三相并網(wǎng)逆變器采用工頻變壓器的技術(shù)方案，1個普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，2005年全球包括并網(wǎng)逆變器在內(nèi)的1818兆瓦光伏組件市場為61億元行業(yè)情況全球約有20家著名的逆變器制造商：德國SMA荷蘭馬斯特沃奧地利弗羅尼斯德國康力德德國KACO日本夏普加拿大Xantrex瑞士Asp西班牙英格泰格其他如京瓷，三菱，Satcon，Solarmax，德爾塔，Sunways，1拓撲普通光伏并網(wǎng)逆變器，典型產(chǎn)品介紹：3KW 6KW，KACO(直接逆變器)，SMA(工頻隔離)，1拓撲普通光伏并網(wǎng)逆變器，馬斯

6、特沃(高頻隔離)，夏普(Boost boost boost)，1拓撲普通光伏并網(wǎng)逆變器1個普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲，Satcon公司500kw，xanterex公司500kw，1個普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲，SMA 1000KW，1個普通光伏并網(wǎng)逆變器拓撲，光伏并網(wǎng)逆變器中常用的效率概念：最大效率最大值：逆變器可實現(xiàn)的最大效率； 歐洲效率歐元：根據(jù)不同功率點的效率，根據(jù)加權(quán)公式計算出的加州效率cec最大功率點跟蹤在不同DC電壓點的效率計算：最大功率點跟蹤反映了逆變器最大功率點跟蹤的精度?？傂蕋ot:在一定的DC電壓下，歐元和MPPT的乘積，轉(zhuǎn)換效率為2.1。二、光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點：SG10

7、0K3效率：最高效率：96.27%，歐洲效率：95.38%，SG5K效率：最高效率：94.7%，歐洲效率：94.2%，光伏并網(wǎng)逆變器2.1轉(zhuǎn)換效率和2.2 DC輸入電壓范圍，光伏并網(wǎng)逆變器2.2技術(shù)要點：系統(tǒng)級數(shù)設(shè)計時應綜合考慮以下因素：溫度的影響：夏季和夏季MPPT范圍效率的影響概念：MPPT工作電壓范圍：逆變器搜索范圍MPPT DC電壓范圍：系統(tǒng)能工作的最低電壓到最高電壓，最高系統(tǒng)開路電壓：系統(tǒng)能承受的最高DC電壓，例如：SG100K3: 450V880V DC，一般建議將陣列開路電壓配置在700V左右(44V開路電壓為16串)，SG 5K: 220V 780V DC，一般建議陣列開路電壓

8、(44V開路電壓為12串)，2.2 DC輸入電壓范圍，2。光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)技術(shù)要點，保護類型：過壓欠壓，過頻欠壓，交流短路保護，孤島效應保護，逆變器過熱保護，DC極性反接保護，逆變器過載保護，逆變器漏電保護，2.3可靠性(保護配置方式和類型)，2。與光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)的技術(shù)要點：額定負載下SG100K :3%，額定負載下SG5K :4%，輸出正弦波失真2.4。電網(wǎng)對并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的諧波要求很高。根據(jù)目前光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)國際標準的要求，額定功率下并網(wǎng)電流諧波一般要求為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DC電壓外環(huán)DC穩(wěn)壓交流電流內(nèi)環(huán)快速

9、跟蹤限流控制交流電壓前饋實現(xiàn)無差拍電流控制，2.5逆變器控制策略，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擾動DC電壓來判斷DC功率的變化，從而尋找最大功率點。2.6最大功率點跟蹤(MPPT)；2.具體方法：采用專用電能采樣芯片，精度高于0.1；2.光伏并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)要點在軟件中檢測電網(wǎng)頻率和相位。調(diào)整并網(wǎng)電流的頻率和相位，使并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓頻率相同，相位差為180。第二，光伏并網(wǎng)逆變器的相關(guān)技術(shù)要點，無源檢測：電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位。當電網(wǎng)掉電時，電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)會產(chǎn)生跳變信號，通過檢測跳變信號可以判斷電網(wǎng)是否掉電。2.8孤島效應檢測技術(shù)，主動檢測方法：是指對

10、電網(wǎng)參數(shù)產(chǎn)生小干擾信號，并通過檢測反饋信號來判斷電網(wǎng)是否停電。其中一種方法是在并網(wǎng)電流中注入一個小的失真電流。通過測量逆變器輸出電流的相位和頻率，采用正反饋方案增加注入量。因此，當電網(wǎng)斷電時，可以快速檢測到異常值。變頻器有兩種軟件解決方案，2.9監(jiān)控軟件及附件，2.4技術(shù)點及工業(yè)監(jiān)控主機，2.9監(jiān)控軟件及附件，通訊協(xié)議采用MODBUS協(xié)議。提供基于視窗2000和xp的多機監(jiān)控軟件。可以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，顯示效果好?？梢员O(jiān)控其他站控層設(shè)備，實現(xiàn)對整個電站的遠程監(jiān)控；二是與光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)的技術(shù)要點，2.9監(jiān)控軟件及附件，

11、靈活的遠程通訊手段和強大的GPRS以太網(wǎng)短信短信報警電子郵件數(shù)據(jù)采集和報警Excel電子表格報表可以提供免費的通訊協(xié)議，協(xié)助客戶進行二次開發(fā)，二是與光伏并網(wǎng)逆變器相關(guān)的技術(shù)要點，2.9監(jiān)控軟件及附件，2.9監(jiān)控軟件及附件，光伏陣列防雷接線盒(412通道)，2.9監(jiān)控軟件及附件，光伏陣列防雷接線盒(2)， 2.9監(jiān)控軟件及附件，2.9監(jiān)控軟件及附件，2.9監(jiān)控軟件及附件，單相：SG1K5TL，SG2K5TL，SG3K SG5K，SG6K，3。 相關(guān)產(chǎn)品介紹，分三個階段：SG10K3、SG30K3、SG50K3、SG500KTL、SG1000KHV，所有產(chǎn)品均有CE認證。其中，SG100K3通過T

12、UV認證，SG30K3、SG50K3、SG100K3、SG250K3和SG500KTL通過意大利DK5940認證。高頻升壓非隔離拓撲；3.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；3.相關(guān)產(chǎn)品介紹、工頻隔離拓撲、SG5K、6K-C光伏并網(wǎng)逆變器；3.相關(guān)產(chǎn)品介紹、工頻隔離拓撲、室內(nèi)、SG5K、6KB光伏并網(wǎng)逆變器；3.相關(guān)產(chǎn)品介紹，工頻隔離逆變器戶外型，SG10K33.相關(guān)產(chǎn)品介紹，工頻隔離拓撲，SG30K 3/SG50K 3；3.相關(guān)產(chǎn)品介紹、工頻隔離拓撲、SG100K3光伏并網(wǎng)逆變器；3.相關(guān)產(chǎn)品介紹，工頻隔離拓撲，SG250K33.相關(guān)產(chǎn)品介紹，

13、工頻隔離拓撲，SG500KTL大型光伏并網(wǎng)逆變器，3直接逆變器，無變壓器隔離拓撲，工頻隔離拓撲，SG500K3，3。相關(guān)產(chǎn)品介紹，SG1000KHV，1MW整體解決方案，3。相關(guān)產(chǎn)品介紹、SG1000KHV布局、SG1000KHV主電路框圖、3。相關(guān)產(chǎn)品介紹、公司業(yè)績：奧運鳥巢并網(wǎng)100KW發(fā)電項目、西班牙5MW和3MW并網(wǎng)發(fā)電項目、5MW項目采用50 SG100K3 3MW項目采用120 SG10K3-SG50K3、上海申能1.2MW并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、無錫尚德300KW并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和上海崇明島60KW并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。上海第一個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(奉賢電業(yè)局10KW)，上海電力學院5KW，深圳新田電廠

14、100KW，上海太陽能電廠100KW，國家發(fā)改委新樓100KW，安徽省委半島新村3KW光伏并網(wǎng)示范電站3KW廊坊航天人才中心120千瓦并網(wǎng)系統(tǒng)。項目描述：廊坊航天人才中心： 120KW光伏并網(wǎng)項目。我公司配有兩臺光伏并網(wǎng)逆變器SG50K3 2和SG20K3 1。上海太陽能3KW2并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，項目描述：上海太陽能3KW2并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，上海市人民政府20KW，項目描述：上海市政府東、西警衛(wèi)室屋頂陣列照片。(配有兩個SG10K3)，內(nèi)蒙古烏海市光伏并網(wǎng)項目，項目說明：內(nèi)蒙古烏海市： 50KW光伏并網(wǎng)項目，采用12套SG5K-C光伏并網(wǎng)逆變電源。采用天津金能非晶硅電池模塊。東方汽輪機廠并網(wǎng)項目，項目描述：東方汽輪機廠30KW光伏并網(wǎng)項目，由我公司提供多套并網(wǎng)逆變器SG10K3。普勒新能源并網(wǎng)項目，項目說明：蚌埠普勒新能源太陽能并網(wǎng)項目，采用我們的SG1K5TL和SG3K光伏并網(wǎng)逆變電源。采用非晶硅組件。北京五棵松體育中心光伏并網(wǎng)發(fā)電項目，項目描述：北京五棵松體育中心光伏并網(wǎng)發(fā)電項目，配套一套SG50K