科士达集中式逆变器技术说明

科士达集中式逆变器技术说明1、科士达GSL0500/GSL0630逆变器主要技术指标和性能的详细说明逆变器性能优势介绍产品的主要特点GSL系列是科士达公司专为大型光伏电站而特别设计的集中式三相光伏并网逆变器。产品采用无变压器结构（隔离变压器可选配，逆变效率高，成本低，可以通过相应的升压产品特点：(MPPT),MPPT>99.9%；98.5%以上；无功功率可调；低电压、零电压穿越功能；无变压器设计（隔离变压器可选配；机操作开关；具有先进的孤岛效应检测方案；25(450V～1000V99%；人性化的LCD(LCD)可清晰显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据（不少于50条，总发电量数据，历史发电量（按年查询）数据。逆变器支持按照群控模式运行，并具有完善的监控功能；可提供包括RS485以太网）远程通讯接口。其中RS485Modbus以太网TCP/IP(DHCPIP地址。产品技术优势介绍项目 技术指标 优势说明逆变效率

最大效率：98.7%欧洲效率：98.5%

科士达GSLIGBT控制发波技术、低损耗磁性元件设计技术、无损直98.798.5％的欧洲效率。科士达光伏逆变器采用了高精度的直流输入电压和直流输入电流采样电路，其中直流输入电压采样误差小于0.1%，MPPT精度 ≥99.9% 直流电流采样误差小于0.5%，直流输入功率分辨率小于MPPT99.9%。0.01无功功率调节功能IGBT模块直流侧支撑电容

功率因数调节范围：0.9~0.9调节精度：0.1%最新一代低损耗IGBT半导体器件1100Vdc

功率因数的调节范围(-1,-0.9]和[+0.9,1)，即使在输出满功率发电时，仍可同时可提供额外230kVar的无功功率。功率因数调节范围可根据项目需要，放开至（－0，＋-500kVA~+500kVA节。功率开关器件采用英飞凌或西门康公司的IGBT器件,电路拓扑采用成熟稳定的两电平逆变器技术，通过精确的理论计算确定最优的IGBT并联方案，使逆变器的整体损耗降到最低，因而逆变器具有极高的效率%采用国际知名品牌金属膜电容设计，相比电解电容，具有极好的低温特性和耐高压能力，平均使用寿命超过25年；散热风机的冗余设计：任何一只风机出现故障后，均不影响逆变器的正常工作；散热风机 高风压离心风低（零）电压穿越（LVRT） 具功能

多级交流风机故障检测技术，实现对机器内部每一个交流风机的实时监测，出现故障，可立即发出告警；已通过国网电科院零电压穿越测试，是业内首批通过认证测试的企业。宽温运行 范围：-40℃～+60℃逆变器极限工作温度-40℃～+60℃，温度高于55℃时，能力 逆变器将自动降低输出功率运行。海拔高度供电方案保护机制

3000米交、直流双电源供电具备

产品在电气设计和结构设计方面进行了冗余考虑，可满足海拔高度3000米连续满载运行能力。产品采用了交、直流双电源冗余供电设计方案，保证了产品长期运行的可靠性。系统控制电源冗余备份及控制电源的故障监测及报警功能；的快速定位；产品样本逆变器高可靠性设计断路器保护方案断路器与隔离开关加熔丝方案比较熔断器方案，一种则为逆变器交直流侧均采用断路器方案，现就以上二种方案作以简要对比：1）负荷开关+熔断器方案电气拓扑图1）负荷开关+熔断器方案电气拓扑图断路器方案电气拓扑图人工合闸到ON250A35W500K/630K8/9流箱，熔断器一共需要16pcs，总损耗约为500W，对于500K的整机效率降低0.1%。直流熔断器一般选型都在额定输入电流的1.56倍左右，由于光伏板短路电流一般为额定电流的1.05护功能完善。科士达采用直流侧集成直流配电的总体设计方案。集成直流配电技术降低了单独采购逆变器和直流柜的成本，同时也可减小土建逆变器的面积，给现场施工（土建、电缆连接等）也带来诸多便利。传统大功率的光伏发电系统一般由PVPV输入支路断路器、防反分断装置进行保护，增加了系统的成本和故障点。该方案的有益效果是：本实用新型的光伏逆变柜集成直流配电单元，由于直流配电单元优良的散热设计GSL系列逆变器的散热方式是强制风冷散热。此种散热方式的优点如下：散热效果好。功率模块部分采用抽风方式，将热风直接通过一体式风道从机柜顶部排出，空气流动快，散热效率高，机柜内部温度低，风道无须另外配置大功率风机。逆变单元的散热风道与磁性单元（电抗器）电气元件，电气器件能得到有效防护。提高风机的使用寿命。PCBPCB垂直安装不容易累积沙尘，不容易凝露。良好的防风沙设计沙尘进入到逆变器内部通常会造成以下危害：进入到风扇轴承等转动部件，加快轴承的磨损，影响风扇的使用寿命；附着在电路板上易造成电路板静电损坏；附着的尘土吸潮易腐蚀逆变器的电路板。逆变器内部的防尘方案也对沙尘污染最敏感的部件完全用导热绝缘固体胶密封，带电部分与环境隔离。逆变器通风过滤装置采用涡流结构，把沙尘自动导出设备以外，极大减少沙尘进入逆变器。电路板的防尘方案为了使控制电路组装板在工作或贮存期间能抵御恶劣环境对电路元器件的影响三防涂覆技术0.5～0.8mm的保护膜，能够使元器件通过涂层与底板粘接而增加机械强度和可靠性能控制系统辅助电源冗余供电设计GSL制电路辅助电源供电由市电和PV互补冗余，市电优先供电；市电支持外接交流电；外接交（优先供电模式主供电源为逆变器交流侧隔离变低压侧取电。与此同时，光伏输入即直流输入供电回路处于热备份状态。逆变器的控制单元供电，此时立即无缝切换到光伏输入经开关电源向逆变器的控制完善的保护功能连续运行。主要保护功能如下；过流保护逐波限流保护短路保护直流电压过压保护直流反接保护系统电流返灌保护交流零电压穿越交流电压超限、频率超限、缺相，反序保护系统模拟和数字双重过温保护风扇故障保护辅助电源冗余保护主被动联合的反孤岛保护直流母线短路保护故障报警及动作条件逆变器主要保护列表故障名称判断条件相关动作故障类型PV电压低于电网电压幅值+40V，确PV电压低认80ms不告警，逆变器关机不告警PV输入电流小于2A时，最长确认不告警，逆变器关机，且只有PV功率低时间15分钟15分钟后才能再开机不告警PV电压低关辅400V，不告警，辅助电源关闭，只有不告警助电源最长确认时间5分钟待机电路工作PV极性接反故当PV电压低于－60V，确认1ms逆变器关闭障母线短路后，母线电压低于200V，逆变器立即关机，输出接触器断开；输入开关闭合，输出接触断开逆变器关机、接触器断开、输母线短路故障时，母线电流大于50A确认30S，入空开跳开需下电每增大50A，时间计数器重复累加，大于200A最短20ms关机。母线过压故障母线电压高于920V，确认8S逆变器关机、输入空开跳开需下电逆变驱动线缆故障硬件信号有效后确认1S逆变器关闭IGBT过流硬件信号有效立即动作逆变器关闭逆变器过载超过额定功率的120%，确认100ms逆变器关闭，5分钟自恢复超过额定功率的150%，确认60ms接触器闭合，且三相中任一相逆变接触器开路电压与输出电压的差大于15%，确逆变器关闭需下电认5S逆变器关机时，三相中任一相逆变电压与输出电压瞬时值差小于7%接触器短路且有效值差小于10%，且电压幅值逆变器不开机需下电大于20%额定电网电压高异电网电压有效值高于设定值确认逆变器关机，市电恢复25S常1S，当高于135%时，确认10ms后开机电网电压低异电网电压有效值低于设定值确认逆变器关机，市电恢复25S常1S，当高于135%时，确认10ms后开机电网频率过欠电网频率超过设定值时，确认逆变器关机，市电恢复25S频100ms后开机A、B、C相电网频率小于-20Hz时需下电，更电网反序且电网电压模值平均值不低于额逆变器不开机换任两相相定电压的50%序逆变器故障逆变电压超出电网电压的15%逆变器关闭电网电压高异常、电网电压低异电网电压高异常、电网电压低异孤岛保护常、电网频率超限、及幅值扰动及逆变器关闭频率扰动超过判断阀值15V掉电硬件信号确认0.25ms左辅助电源故障 逆变器关闭 需下电右，辅助电源故障立即动作。紧急关机0.25ms逆变器关闭，风扇关闭5逆变器过温硬件信号有效后确认520ms后恢复系统绝缘阻抗低硬件异常信号有绝缘阻抗异常逆变器关闭效逆变器高效性设计节能电路设计1）使得夜间系统损耗不大于10W；2）MPPTMPPT最大功率跟踪，即对跟随太阳能电池表面温度变化和太阳辐照度变化而产生出的的功率输出。光伏阵列的输出和（U-P）U-I曲线图 U-P曲线图P最大功率P最大功率点Un UU n O率率向UP-V曲线追踪图改进的MPPT，寻优效率更高，兼顾快速性、准确性、稳定性。GSL系列的MPPT采用改进的扰动观察法，扰动间隔时间1S10W，MPPT效率99.9%：采用动态变步长的寻优方式，既提高了MPPT在最大功率点的稳定度，使MPPT效率达到99.9%，有效地提高了发电量。化引起的功率变化率为P1，在下次寻优前，采样由光线变化引起的功率变化消除了因光线变化引起的误扰动。为了避免寻优寻到次优点，当MPPT功率在一定阀值内连续较长时间左右）10V步提高了系统的MPPT效率。点范围内进行全局寻优，从而进一步提高了全局寻优的效率。精确的散热仿真1.3.3.1先进的结构设计和热仿真技术平台结构及整机工艺设计软件主软件版本Pro/ENGINEERWildfire2.0档模式，在工作站中即可虚拟完成产品所有部件的可视化整体布局、柔性配置、干涉自动检查、配线及工艺流程等设计工作，保证产品研发的高效率进行。业界创新式的全三维设计模型包含了产品的所有结构技术细节及控制要素理解误区。结构及整机工艺设计数据库管理软件主软件版本Pro/INTRALINK3.4艺设计文件的读取、借用、更新、归档、文档发放、权限控制等。热设计仿真平台采用功能强大的电子散热仿真分析软件FlothermPCB/模块级分析，能极大地缩短设计周期。目前公司拥有全职热设计工程师5人，其中包括热设计专家1名。动力仿真分析软件采用业界领先的ABAQUStandard+Explici，在新产品开发中对主结构进行静力、数据。先进电路仿真技术平台电磁仿真，RT-LABMATLAB软件仿真Saber电路仿真Nsoft（Maxwell2D/3D）电磁仿真RT-LAB半实物仿真逆变器主要器件选型及要求母线支撑电容的设计选型计算逆变器极限情况下母线支撑电容最大纹波电流根据所计算的纹波电流最大值及整机设计寿命等要求选取合适的器件型号及数量，30℃和50试电容耐受性和可靠性，测试电容实际工作纹波电流及温度，对计算结果进一步修正。交/直流断路器的设计选型作电流电压参数，再通过计算PV通过高温试验，测试实际温升验证并优化设计结果。交流接触器的设计选型使用寿命和机械特性。电感设计选型为了实现稳定并网要求以及良好的谐波指标，科士达GSL系列逆变器采用了优化LCL系统不饱和，热设计余量充足，可靠性高；逆变器重要技术介绍输出功率因数可调通常状况下，逆变器的输出功率因数为1；但系统可根据指令，功率因数可在超前0.8到滞后0.8的范围内调节，满足调度部门提高输电效率需要。设备全功率段抑制谐波技术方案控制上采用矢量控制，调制方式采用SVPWM，相比传统的SPWMMPPT电压环采用PI控制，截止频率低；电流环采用PI有效降低网侧电流的THDi。电网电压不平衡时，当采用传统的双环控制时，由于负序电压的存在，必然使直22335….等高次谐波。GSL500电网不平衡时，网侧电流THDi采用高精度的AD，保证电流在全量程内均可以检测正确。低功率时的谐波抑制措施科士达光伏逆变器在低功率段采用以下方案抑制谐波：图1系统拓朴图gdgq++igdgq++i id q-iPI+v*SVMv*++++dq-++-PI+i++PIiq-++iiid-+vdq+++PIPI-vvgdvgqbus图2控制框图1所示，逆变器采用优化的LCL滤波器，较LC2控制精度，有效抑制谐波。2-7AGC/AVC功能AGC光伏逆变器能据电网状态自动调整发电量，且支持区域AGC调度。可在电网频率47Hz-50.5Hz47Hz时，仍能正常工作，最大限度地为电网补充的有功功率。当电网频率高于50.5时，会在200ms内脱离电网。同时还支持远程有功功率调度，从0－105%连续可调，电网调度系统可据需要调整逆变器的输出有功功率。%连续可调，电网调度系统可据需要调整逆变器的输出有-0.8~+0.8；第二种为直接无功功率输出：其调节范围是0-105%额定功率；第三种为夜间SVG模式，其调节范围为0-105可在电网频率47Hz-50.5Hz（可设置±10%、±15%、±20%、±30%）充分利用太阳能资源，提高经济效益。AVC功能：光伏逆变器可据电网状态自动调整所发的无功功率，且支持区域AVC调度。可在电网频率47Hz-50.5Hz（可设置±10）在一定范围内。支持三种远程无功调节方式，第一种是据功率因数调节，其调节范围为-0.8~+0.8；第二种为直接无功功率输出：其调节范围是0-105%额定功率；第三种为夜间SVG模式，其调节范围为