兆瓦级光伏逆变器的设计及应用

兆瓦级光伏并网逆变器的

设计及应用一.光伏并网逆变器的发展方向和未来的市场规模二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准三.兆瓦级光伏并网逆变器设计测试、认证和应用四.安徽颐和新能源科技股份有限公司简介目录一.光伏并网逆变器的发展方向和未来的市场规模光伏并网逆变器的发展方向：1.小型化发展趋势，即小功率或微功率逆变器，适合小型户用光伏系统，其安全性、可靠性高，成本低，非常适合小型光伏系统的大规模应用。产品要求：高转换效率、高可靠性和低成本、免安装维护、需标准化设计。一.光伏并网逆变器的发展方向和未来的市场规模光伏并网逆变器的发展方向：2.大型化发展趋势，即大功率逆变器，其符合光伏逆变器的大规模应用，在未来，特别是1MW的光伏逆变器（TL型）的需求量会很大，主要是鉴于安装成本和部件直接成本考量，以及如何提高发电量、电站运营管理能力和经济指标。目前，从实际应用和部分器件选型来说，1MW逆变器功率等级将是大型光伏电站接入电力系统中较理想的选型，因为越大功率的，主要器件会很难选择，另其具备的相关辅助功能：储能装置、诊断与监控单元，有无功调度、能量计量装置等，赋予光伏逆变器更多的功能，也更加智能化，具有很强的操控性。一.光伏并网逆变器的发展方向和未来的市场规模2009年国内外光伏逆变器市场份额和中国主要企业一.光伏并网逆变器的发展方向和未来的市场规模2009年国内外光伏市场份额未来几年的市场需求二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准MW逆变器基本电气原理设计器件选型和工艺结构设计安全技术要求电磁兼容技术要求产品功能要求性能要求和寿命二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准1.MW逆变器基本电气原理设计

方案1：并联变流器采用了载波相移(CPS)技术，优点：结构简单、模块化设计、易扩展；叠加开关频率提高、滤波电感小、效率高；适合低压、大电流输入的应用。缺点：单个MPPT、控制复杂（环流控制），成本高。

二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准1.MW逆变器基本电气原理设计

方案2：变流器并联多重化相结合的技术。优点：控制独立，多MPPT路数，分组并接（Teammode）。缺点：整机大而重，成本较高、噪音有问题。二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准1.MW逆变器基本电气原理设计

方案3：IGBT并联技术。优点：单控制回路，成本低，集成度高，体积小。缺点：低功率性能差，大功率时生产调试和维护困难，器件选型困难，噪音大。二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准2.器件选型和工艺结构设计

大型逆变器设计时，往往会遇到在中小型逆变器设计中无法涉及的技术问题器件选型:直流侧：直流开关DCBreaker+DCFilter+DC侧防雷器SPD直流电容DCCapacitor：电解型，薄膜型DC-link：Busbar+Snubber+ResisterPowerModule：Radiator+Cooling+IGBTModule+Driver电抗器inductor：材质选型和感量设计，谐波分量计算交流脱扣：ACcontactor+SofterResistor交流侧：ACFilter+交流开关ACBreaker+AC侧防雷器SPD交流电流/电压检测：交流电压/电流+RCD+RCM+leakagecurrent直流电压/电流检测回路：直流电压/电流+DCGroundingTest系统供电：工业级模块电源+LVRT功能二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准2.器件选型和工艺结构设计工艺结构设计:总体布局思考：由直流到交流（分体设计），系统能量流，主磁场回路，系统热分布与风道设计，配重和重心，用户接口，IP等级（室内还是户外箱式逆变）。主要细部工艺设计：DC-link+PowerModule+inductor+CurrentSensor；ACcontactor+ACFilter+ACBreaker

关键点：

1)母线排电流走向，叠层母排电流密度和电感值测试，母排安全间距和均压电阻布局；2）散热器散热值预估和选型（插片、挤出、钎焊、热管式，水冷等），散热器尺寸、风道，风扇功率与噪音；3）snubber的容值与验证；4）散热模组额定功率温升验证二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准2.器件选型和工艺结构设计工艺结构设计:交流电流/电压检测点设置：交流电压/电流+RCD+RCM，抗干扰处理直流电压/电流检测点设置：直流电压/电流+DCGroundingTest敏感信号的屏蔽和保护，需加屏蔽地和控制传输距离。二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准室内型二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准箱式逆变二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准模块化设计二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准模块化设计二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准正面维护二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准母排设计二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准安装接口二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准3.安全技术要求安全执行标准：

IEC62103;EN50178;IEC/EN62109-1;IEC/EN62109-2。电气性能：过电压等级,爬电距离,电气间隙,耐压和绝缘,接地阻抗.

结构安全：IP等级，机械强度。附加测试：部件防火，系统温升，环境测试，共模电流的抑制。铭牌和标识：标签设计：IEC60417-12000

文档编写和说明书（含操作、安装、维护指导书）

LVRT:可编程的参数，符合不同国家的技术要求。防孤岛：VDE0126-1-1不作要求，中压或高压并网的方式，很难发生负荷匹配，即发生孤岛，仅被动孤岛就可以。实际设计时，其与LVRT功能很难同时具备。二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准4.电磁兼容技术要求电磁兼容执行标准：EN61000-6-1/2ElectrostaticdischargeESD（抗静电）

RFradiatedimmunity（辐射抗扰度）

Electricalfasttransients/burstEFT/BSurge（电快速脉冲）

Injectedcurrent（电流注入）

Powerfrequencymagneticfield（工频磁场干扰）EN61000-6-3/4Conductedemission（辐射）

RFradiatedemission（传导）二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准5.产品功能要求

大功率逆变器和中小功率在功能规划上面需要有很多差异，更加智能。除具备常规的保护功能外，还需要具备如下功能：开放的通讯协议并兼容电力系统通讯协议；各电参数和状态的传输、监视、遥控；具备有功无功闭环控制，并接收定量调度；精确的能量计量，5-10年电参数的存储，年/月/日/时发电量和收益计算；可编程的低电压穿越功能，具备使能允许和参数自定义；机器内温湿度检测与温度辅助加热；二.兆瓦级光伏并网逆变器设计技术要求和标准6.性能要求和寿命大功率逆变器和中小功率相比，在性能和寿命方面更加苛刻，具体如下：如何理解和实现10-20年寿命？质保与Cost！高性能：高转换效率，可靠，安全，维护便捷！器件选型：冗余设计，温升控制；被动元件，主动元件；开关,FUSE，FAN,电容,IGBT,半导体器件,显示器件；机箱设计，机械强度和部件防锈处理；软件控制，优化控制功率单元的工作时间；良好的afterserves，快速有效的服务也是设计寿命延长的方法；如何理解10-20年质保？整机，部件？无偿服务和有偿服务？三.兆瓦级光伏并网逆变器设计测试、认证和应用1.测试平台：大功率逆变器，意味着大电流，体积大而重，所以在公司生产现场，如何组装、调试、测试，如何出厂检验是一个大问题！功能验证，技术指标验证，特别是LVRT验证，需要大量设备仪器！2.产品认证：国内市场：金太阳认证，CQC认证；国外：TUV，DK5940

涉及认证的费用和周期，市场