100KW光伏逆变器硬件选型方案介绍

1、100KW光伏逆变器硬件选型方案介绍建议选择1200V IGBT双管，构成100KW的总功率输出。单台100KW逆变器设计IGBT：选择 FF600R12IE4（3 支）驱动器：2SP0320T2A0-FF600R12IE4（3 支）与 IGBT 行程一对一连接母线电容根据贵司的设计需求，推荐EPCOS金膜电容产品：金膜电容B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85 度/100,000 116*173建议使用4并联进行，无需均压处理按照贵司给定的开关频率5000Hz，输出电流150A、调制比0.85、功率因数0.98，母线 电压650Vdc，输出电压380Vac，最高使

2、用环境温度50度进行仿真计算，结果如下： licrosoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls：S文件9 编辑 视图9 插入（1）格式工具（1）数据）窗口 帮助!1i以312母。01乂亳力，力夕，0 1箧_dHiia 4P7%也b1 Arial 10 B / U 茎，；：=尸Rthhs &IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution

3、 FF600R12IE4日 陷O DiodeIGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution FF600R12IE4日 陷O Diodetemperature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambient for Ta = 50C and a give

4、n heat sink口叫 phase leg current Armshow to read the diagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase leg current at the given operation and cooling conditions.图一 IGBT模块内部温度分布图假定选定的散热器Rch=0.044k/w的前提下，当输出电流150A时，IGB

5、T的最大结温为70.6度，IGBT的壳温为62.3度，散热器的温度为60.2度。：15文件9 编辑幽）视图9 插入复）格式）工具复）数据也）窗口世）帮助:Arial 10FF600R12IE4one cycle of output frequency show to read the diagram:IGBT结温温度纹波图图The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state co

6、nditions./旦|毒国春苴缆工二，JI幽juncton-enw2 詈=e3,PP一e【d】IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature ripple：15文件9 编辑幽）视图9 插入复）格式）工具复）数据也）窗口世）帮助:Arial 10FF600R12IE4one cycle of output frequency show to read the diagram:

7、IGBT结温温度纹波图图The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions./旦|毒国春苴缆工二，JI幽juncton-enw2 詈=e3,PP一e【d】IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter a

8、pplicationsjunction temperature ripple图二表明，在给定工作条件下，IGBT结温的最大结温，最小结温分别是70.6度和67.9度, 温度纹波为2.8度。图三IGBT损耗结果图三，表示IGBT模块在给定工作条件下，最终的损耗为：230.3W。其中IGBT的通态损耗 为66.1W，开关损耗为86.6W，反并联二极管的通态损耗为14.2W，开关损耗为59.3W，IGBT 内部焊线的损耗为4.22W。因此，三相逆变器总的损耗P=6*230.3=1381.8W.在输出150A电流时，IGBT的最大结温小于150度，满足使用要求。说明：实际上许多厂家的并网逆变器采用有并

9、网变压器和无并网变压器并网两种模式，因 为无变压器对的输出电压小，对逆变器输出电流的能力较强，因此，仅以无并网变压器为 列，逆变器输出电压270V，经过三角转星型变压器转换成380V然后并网。国家标准考虑 的电网波动范围为（一10%7%）,最小持续时间10s,因此并网时候，需要考虑10%的过 载情况。按照贵司给定的开关频率5000Hz，因为过载持续时间10s,此时对IGBT而言属于稳 定工作状态，因此输出电流235A、调制比0.85、功率因数0.98,母线电压450Vde （业内均 采用450Vde）,输出电压270Vae,最高使用环境温度50度进行仿真计算，结果如下：licrosoft Ex

10、cel -工POS工2g （英文版最新）.区工田：S文件9 编辑 视图9 插入复）格式电）工具（1）数据也）窗口也）帮助七原2I 34L举U Y上之 31 I I地小77% 3事Mial 10 | B / U 六，：= =Rthhs &IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution FF600R12IE4日 IGBT Power Simulation for Infi

11、neon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution FF600R12IE4日 陷O Diode网temperature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambieiit for Ta = 50C and a given heat sinkphase leg current Armshow to read the d

12、iagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase leg current at the given operation and cooling conditions.licrosoft Excel -工licrosoft Excel -工POS工2g （英文版最新）.区工田：S文件9 编辑 视图9 插入复）格式）工具（1）数据地）窗口也）帮助8!11 h aAF以 t 士.丁 1

13、型4P丁% ，%B: 10 B / U. . ；，； 尸=齿A!B111S-IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF600R12IE4Tgbt modul*:one cycle of output frequency show to read the diagram:The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the

14、red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions.IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF600R12IE4Tgbt modul*:one cycle of output frequency show to read the diagram:The black

15、curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions.250KW光伏逆变器硬件选型方案介绍建议选择1200V IGBT双管，构成250KW的总功率输出。单台250KW逆变器设计IGBT：选择 FF1400R12IP4（3 支）驱动器：2SP0320T2A0-FF1400R121P4（3 支）与 IGBT 行程一对一连接母线电容根据贵司的设计需求，推荐EPCOS金膜电容产品：金膜电

16、容 B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85 度/100,000 116*173建议使用8-10并联进行，无需均压处理按照贵司给定的开关频率5000Hz，输出电流535A，过载电流588A，调制比0.85、功率 因数0.98,母线电压450Vdc，输出电流270Vac，最高使用环境温度50度进行仿真计算， 结果如下： Microsoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls文件9 编辑 视图9 插入复）格式电）工具数据也）窗口也）帮助!1C以23 AA）迨JV 3s四书，幼|叁；，二 =尸 _局Rthhs &IGBT Power Simu

17、lation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4IIGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4I日 陷O Diode口叫 te

18、mperature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambieiit for Ta = 50C and a given heat sinkphase leg current Armshow to read the diagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase

19、 leg current at the given operation and cooling conditions.图一 IGBT模块内部温度分布图假定选定的散热器Rch=0.030k/w的前提下，当输出电流588A时，IGBT的最大结温为95.4 度，IGBT的壳温为81度，散热器的温度为75.3度。 Microsoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls文件9 编辑 视图9 插入复）格式电）工具数据也）窗口也）帮助!1C以23 AA）迨JV 3s四书，幼|二 =尸 _局B111S-IGBT Power Simulation for Infineon IGB

20、T modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF1400R12IP4IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF1400R12IP4IGBT凶O Diode口叫junctio-二enlfaNU-e

21、 -PP一e【d】one cycle of output frequency show to read the diagram:The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions.图二IGBT结温温度纹波图图二表明，在给定工作条件下，IGBT结温的最大结温，最小结温分别是95.4度和90.8度，.osea+ocSimulation for lntin*on

22、IOBT modul.osea+ocSimulation for lntin*on IOBT modul ciula: FF 14OOR 1 2IP4Rthjc.D I。，Rthjc.D 图三IGBT损耗结果图三，表示IGBT模块在给定工作条件下，最终的损耗为：841.6W。其中IGBT的通态损耗 为324.5W，开关损耗为287.4W，反并联二极管的通态损耗为61.6W，开关损耗为124.9W， IGBT内部焊线的损耗为43.23W。因此，三相逆变器总的损耗P=6*841.6=5049.6W.在输出588A电流时，IGBT的最大结温小于150度，满足使用要求500KW光伏逆变器硬件选型方案介

23、绍建议选择两个1200V IGBT双管并联方案，构成500KW的总功率输出。IGBT：选择 FF1400R12IP4（6 支）驱动器：2SP0320T2A0-FF1400R121P4 （6 支）与 IGBT 行程一对一连接母线电容根据贵司的设计需求，推荐EPCOS金膜电容产品：金膜电容 B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85 度/100,000 116*173建议使用2224并联进行，无需均压处理按照贵司给定的开关频率5000Hz，输出电流1050A，过载电流1156A,调制比0.85、 功率因数0.98,母线电压450Vdc,输出电流270Vac,最高使用环境温度

24、50度进行仿真计 算，结果如下：因为方案是采用双管并联方案，系统的动态均流主要依靠专用驱动器的同步性来解决， 静态均流主要依靠设备主功率系统的结构对称性来保证，此处仿真计算考虑的系统不均流性 为10%。因此并联中单个IGBT的输出有效电流值=（1156/2）*1.1=635.8A licrosoft Excel - IPOS0 2g (英文版_最新).xls：S文件9 编辑 视图9 插入复）格式工具（1）数据也）窗口 帮助仁U上1341号注3上一 1 I1创小77%螳族：Arial 10 B / U 妄:二尸Rthhs &IGBT Power Simulation for Infineon I

25、GBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4陷叫 IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4陷叫 0.01950 IGBT77.7O Diode口叫tempe

26、rature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambieiit for Ta = 50C and a given heat sinkphase leg current Armshow to read the diagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase le

27、g current at the given operation and cooling conditions.图一 IGBT模块内部温度分布图假定选定的散热器Rch=0.030k/w的前提下，当输出电流636A时，IGBT的最大结温为99.8 度，IGBT的壳温为83.9度，散热器的温度为77.7度。 licrosoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls：S文件9 编辑 视图9 插入复）格式工具（1）数据也）窗口世）帮助口二U一 - I 1创小 77，螳 BArial 10 B / U = =一Bll 1IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsIPOSIM.PDFpi iirt resultsInfineonjunct