光伏逆变器系统介绍--特变电工

光伏并网逆变系统的介绍特变电工西安电气科技有限公司2014年6月12日目录目录一.光伏并网发电系统的介绍三.操作人员应注意的电气安全四.并网逆变器的操作指导五.光伏并网逆变器的维护指导六.逆变器故障处理与案例分析二.光伏并网逆变器的介绍七.三电平逆变器的简介1.1光伏发电并网系统的组成一、光伏并网发电系统的介绍图1-1.光伏并网发电系统的组成1/1481.1光伏发电并网系统的组成一、光伏并网发电系统的介绍光伏并网发电系统由光伏组件、并网逆变器、配电系统等组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电能，再通过光伏并网逆变器将直流电转化为与电网同频率、同相位的正弦波交流电。馈入电网实现并网发电。思考：怎样理解逆变器将直流电转换为与电网同频率、同相位的正弦波交流电？2/1481.2光伏组件的简介一、光伏并网发电系统的介绍太阳能电池：它是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。图1-2.太阳能光伏电池组件阵列太阳能电池3/148一、光伏并网发电系统的介绍1.2光伏组件的简介太阳能电池的分类太阳能电池主要包括：晶体硅电池、薄膜电池等。其中晶体硅电池又可以分为：单晶硅电池和多晶硅电池。1-3.多晶硅电池1-4.单晶硅电池1-5.薄膜电池4/1481.2光伏组件的简介一、光伏并网发电系统的介绍各种特点电池的对比种类转换效率制造成本材料丰富度主要障碍单晶硅18-22%高丰富硅提纯工艺多晶硅16-18%较高丰富硅提纯工艺非晶硅薄膜8-10%低丰富衰减特性铜铟镓硒10-12%中稀缺制造工艺难控制碲化镉9-15%中极其稀缺材料有毒砷化镓25-35%很高稀缺技术复杂5/1481.2光伏组件的简介一、光伏并网发电系统的介绍太阳能电池的输出特性太阳能电池由于受外界因素（温度、日照强度等）影响很多，因此其输出具有明显的非线性。常温不同日照相同日照不同温度1-6.太阳能光伏阵列的伏安特性6/148一、光伏并网发电系统的介绍1.2光伏组件的简介太阳能电池的输出特性常温不同日照相同日照不同温度1-7.太阳能光伏阵列的伏瓦特性7/1481.2太阳能电池的输出特性一、光伏并网发电系统的介绍温度相同时，随着日照强度的增加，太阳能光伏电池的开路电压几乎不变，短路电流有所增加，最大输出功率增加。日照强度相同时，随着温度的升高，太阳能光伏电池的开路电压下降，短路电流有所增加，最大输出功率减小。此外，无论在任何温度和日照强度下，太阳能光伏电池板总有一个最大功率点，温度（或日照强度不同），最大功率点位置也不同。8/1481.3光伏组件的PID效应一、光伏并网发电系统的介绍PID是英文PotentialInducedDegradation的缩写，指的是组件电势诱导衰减。9/148组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池表面，使得电池钝化效果恶化，导致Isc、Voc降低。进而导致电池板输出功率低于设计要求。10/148一、光伏并网发电系统的介绍1.3光伏组件的PID效应影响PID的因素很多，环境温度、湿度、组件方阵系统电压的高低、接地方式等都是影响PID效应的关键因素。PID现象作为光伏技术发展过程中正常出现的一个技术问题，完全可以通过技术手段解决，而不会成为阻碍光伏事业发展的障碍，而通过解决PID问题，使光伏组件更为可靠，使光伏产业更能长久的发展。1.4.1汇流箱的作用一、光伏并网发电系统的介绍1-8.特变电工光伏汇流箱对于大型光伏并网发电系统，为了减少光伏组件与逆变器之间连接线，方便维护，提高可靠性，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置。三大主要作用：汇流、监控、保护11/148一、光伏并网发电系统的介绍1-9.特变电工光伏汇流箱铭牌特变电工光伏阵列智能汇流箱铭牌如图1-32所示：其中H代表汇流箱，16指汇流箱输入为16路，10是指每路标称电流为10A(输入范围：0-15A)，1000指的是最大直流输入电压为1000V，AD是产品型号。IP65的含义：IngressProtection的缩写，IP等级是针对电气设备外壳对异物侵入的防护等级。1.4.2汇流箱铭牌的介绍12/148一、光伏并网发电系统的介绍1-10.汇流箱内部结构1-11.汇流箱结构电路图1.4.3汇流箱内部结构与结构电路图13/148中一、光伏并网发电系统的介绍故障1：热斑效应（非电气故障）由于某路阵列电池板被遮挡或其他非电气原因，导致该支路输出电压降低，引起汇流箱中其他正常汇流支路的电流倒灌到该支路上，影响电池板的寿命。故障2：接入线正负方向错误由于施工时的大意，导致某路汇流支路正负接错，结果该路阵列直接成为负载，严重影响电池板寿命或烧毁。1.4.4汇流箱常见故障14/1481.4.4汇流箱常见故障一、光伏并网发电系统的介绍故障3：太阳能电池板对地短路（电气故障）由于电池板质量问题或阵列输出线对地短路导致漏电流存在，导致对应电池板输出能力降低，成为整列组合中的负载，结果该导线负载过大，可能烧毁。如果在整列中出现多处接地，有可能导致出现接地回路，出现线路烧毁。故障4：配电柜接线错误由于配电柜某路正负接错，引起其他汇流箱电流倒灌到该汇流支路，如果没有相关器件保护，汇流箱烧毁将不可避免。15/148一、光伏并网发电系统的介绍1.4.5汇流箱的维护防雷模块的维护目测防雷模块下端绿色标记是否变红，变红说明防雷模块失效，需要进行更换；紧固防雷模块的端子，清理灰尘。断路器的维护维护时间间隔：第一次1个月，第二次以后12个月检查断路器操作是否灵活，使用吹风枪清理表面积尘。维护时间间隔：第一次1个月，第二次以后12个月汇流箱箱体的维护观察汇流箱箱体防腐漆有无缺失，如有缺失及时补缺，确认胶条连接牢固，清理汇流箱内灰尘。维护时间间隔：第一次1个月，第二次以后12个月16/148一、光伏并网发电系统的介绍1.5.1直流配电柜汇流箱直流配电柜DCAC变压器光伏阵列汇流箱光伏阵列汇流箱光伏阵列……交流输出1-12.直流配电柜在光伏发电系统中的应用17/148一、光伏并网发电系统的介绍直流配电柜在整个光伏系统中也是一个很重要的环节，起到了二级汇流的作用，在应用中可以对上下级起到保护的作用。直流配电柜的作用1.5.1直流配电柜18/1488汇1或10汇1模块化前维护设计输入电压电流检测功能RS485各输入断路器状态检测一、光伏并网发电系统的介绍QF1PV1+PV1-...QFnPVn+PVn-AX1SKPV+PV-SnS1AXn直流防雷智能检测单元AX1......S1SnAXnSKRS485主回路系统供电AC220VST温控开关并联离心风机面板显示辅助电源模块图1-13.直流配电柜电路框图1.5.1直流配电柜19/148一、光伏并网发电系统的介绍1.5.1直流配电柜直流配电柜的主电路框图如上图1-13.所示，光伏组件通过汇流箱汇流后输入直流配电柜的直流正极和负极输入端，直流配电柜通过直流专用断路器将直流电送入直流配电柜的正极母排和负极母排集中汇流，然后汇流后的正负母排接逆变器的输入端，直流配电柜可根据客户的不同需求进行定制，以满足客户的各种功能需求。20/148一、光伏并网发电系统的介绍1.5.2直流配电柜的维护防雷模块的维护目测防雷模块下端绿色标记是否变红，变红说明防雷模块失效，需要进行更换；紧固防雷模块的端子，清理灰尘。断路器的维护维护时间间隔：第一次1个月，第二次以后12个月检查断路器操作是否灵活，使用吹风枪清理表面积尘。维护时间间隔：第一次1个月，第二次以后12个月供电检查定期检查直流配电柜供电是否正常，特别是带风机的直流配电柜应格外重视。维护时间间隔：第一次1个月，第二次以后12个月21/148光伏并网逆变器的概述二、光伏并网逆变器的介绍TBEA-GC-500KTL直流柜逆变柜电抗柜交流柜500KW逆变器共有四部分组成：1).直流柜2).逆变柜3).电抗柜4).交流柜22/1481.逆变器关键名词的含义二、光伏并网逆变器的介绍THDMPPT逆变器的效率低电压穿越孤岛效应23/148THD二、光伏并网逆变器的介绍THDTHD是TotalHarmonicDistortion的缩写，THD表示：电流谐波总畸变率。其中为总谐波电流的有效值。为基波电流有效值。其定义为：THD反映了光伏并网逆变器输出交流电的干净程度。其THD越小越好。（根据相关的标准要求：500KTL的额定负载电流THD3%）1100%hiITHDIhI1I24/148MPPT二、光伏并网逆变器的介绍MPPT是MaximumPowerPointTracking的英文缩写。中文含义为：最大功率点的追踪。MPPT实质上是一个自寻优过程，即通过控制阵列端电压，使阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率。太阳能电池阵列的开路电压和短路电流在很大程度上受日照强度和温度的影响，系统工作点也会因此飘忽不定，这必然导致系统效率的降低。为此，太阳能电池阵列必须实现最大功率点的跟踪控制，以便阵列在任何当前日照下不断获得最大的功率输出。MPPT25/148MPPT---智能的最大功率跟踪技术二、光伏并网逆变器的介绍步长寻优按照光伏电池P-V曲线图的斜率自动调整电压扰动步长。1kkkkkkVVVVdfdPfdV其中dk为调节系数。如右图，当功率点位于最大功率点的右侧时，直流电压以一较大步长的扰动量减少，随着靠近最大功率点，自动减小扰动步长。26/148逆变器的效率二、光伏并网逆变器的介绍逆变器效率等于转换效率和MPPT效率的乘积，既要提升逆变器转换效率，也要提升MPPT的效率。IGBT损耗电抗器损耗散热系统损耗逆变器总损耗INVCONMPPT逆变器的总损耗27/148低电压穿越二、光伏并网逆变器的介绍低电压穿越逆变器交流侧电压跌至0时，逆变器能够保证不间断并网运行0.15S后恢复至标称电压的20%；整个跌落时间持续0.625S后逆变器交流侧电压开始恢复，并且电压在发生跌落后2S内能够恢复到标称电压的90%时，逆变器能够保持不间断并网运行。GB/T19964-201228/148孤岛效应二、光伏并网逆变器的介绍孤岛效应所谓孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时，停电线路由所连的并网发电装置继续供电，并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛现象。29/1482.主回路的简介二、光伏并网逆变器的介绍直流侧断路器直流EMI滤波器LCL滤波器交流侧接触器变流EMI滤波器直流防雷模块交流防雷模块交流侧断路器DCAC系统控制与电网监测运行/故障指示灯液晶触摸屏RS485ABCPEPV+PV-AB直流支撑电容逆变单元30/1482.主要的电气参数二、光伏并网逆变器的介绍重要的电气参数说明最大的方阵开路电压（V）1000额定交流输出功率（KW）500直流侧工作电压范围（V）450-1000MPPT的范围（V）500-820最大交流输出功率（KW）550交流侧工作电压范围（V）270-350额定工作频率（HZ）50/60逆变器最大的工作效率98.7%电流总谐波畸变率﹤3%工作的环境温度-30℃—60℃海拔3000米以下不降额31/1481).逆变器直流柜简介二、光伏并网逆变器的介绍图2-1.逆变器直流柜的内部结构图直流断路器直流EMI滤波器直流霍尔传感器放电电阻直流防雷模块32/148内部器件介绍直流断路器二、光伏并网逆变器的介绍直流断路器的作用：正常情况下接通和断开高压电路中的空载及负荷电流。在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合，迅速切断故障电流，防止事故扩大，从而保证系统安全运行。图2-2.ABB型断路器33/148二、光伏并网逆变器的介绍直流断路器图2-3.直流断路器直流断路器的操作把手的中间位置为：“tripped”。