光伏并网逆变器设计的关键技术

高效光伏并网逆变技术高效光伏并网逆变技术高效光伏并网逆变技术高效光伏并网逆变技术2011201120112011年年年年2222月月月月24242424日日日日目录光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介11112222光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术3333特变电工光伏并网产品简介特变电工光伏并网产品简介特变电工光伏并网产品简介特变电工光伏并网产品简介4444基于双滤波器基于双滤波器基于双滤波器基于双滤波器（（（（DFDFDFDF））））的光伏并网技术的光伏并网技术的光伏并网技术的光伏并网技术光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介1111逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开始发展至今经历了以下五个阶段始发展至今经历了以下五个阶段始发展至今经历了以下五个阶段始发展至今经历了以下五个阶段第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：20世纪50-60年代，晶闸管SCR的诞生为逆变器的发展创造了条件；第二阶段：第二阶段：第二阶段：第二阶段：20世纪70年代，晶闸管GTO及BJT的问世，使逆变技术得到发展和应用；第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段：20世纪80年代，晶闸管等功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础;第四阶段：第四阶段：第四阶段：第四阶段：20世纪90年代，微电子技术的发展使新近的控制技术在逆变领域得到了较好的应用，极大的促进了逆变器技术的发展；第五阶段：第五阶段：第五阶段：第五阶段：21世纪初，逆变技术朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。1111....光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变器的产业链光伏并网逆变器的产业链光伏并网逆变器的产业链光伏并网逆变器的产业链电子元件生电子元件生电子元件生电子元件生产商产商产商产商光伏并网逆变光伏并网逆变光伏并网逆变光伏并网逆变器生产商器生产商器生产商器生产商光伏并网发光伏并网发光伏并网发光伏并网发电系统电系统电系统电系统上游上游上游上游中游中游中游中游下游下游下游下游核心功率器件如核心功率器件如核心功率器件如核心功率器件如IGBTIGBTIGBTIGBT模块、断路模块、断路模块、断路模块、断路器、接触器，核器、接触器，核器、接触器，核器、接触器，核心控制芯片心控制芯片心控制芯片心控制芯片DSPDSPDSPDSP等主要依赖进口等主要依赖进口等主要依赖进口等主要依赖进口全球逆变器装机全球逆变器装机全球逆变器装机全球逆变器装机量中，中国制造量中，中国制造量中，中国制造量中，中国制造占有量占不到占有量占不到占有量占不到占有量占不到2%2%2%2%中国光伏系统年中国光伏系统年中国光伏系统年中国光伏系统年装机量不到全球装机量不到全球装机量不到全球装机量不到全球总装机量的总装机量的总装机量的总装机量的5%5%5%5%1111....光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网系统特点光伏并网系统特点光伏并网系统特点光伏并网系统特点1111....光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介光伏并网逆变技术发展简介分布式发电，可在电网多处接入；模块组合，通过组件的串并联达到所需功率等级，便于安装及维修；白天发电，发电功率随天气变化而变化，各地区年发电小时不一致；光伏并网系统由光伏组件、并网逆变器、配电系统、计量装置、监控系统构成。通过并网逆变器将光伏组件所发直流电转换为与交流电网同频同相的电流并入电网；光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术2222光伏并网逆变器的拓扑结构研究；光伏阵列的最大功率跟踪技术；反孤岛控制技术；功率因数控制技术；并网逆变器漏电流抑制技术；EMI/EMC设计技术；核心：提高逆变器效率；核心：提高逆变器效率；核心：提高逆变器效率；核心：提高逆变器效率；难点：低漏电拓扑结构；难点：低漏电拓扑结构；难点：低漏电拓扑结构；难点：低漏电拓扑结构；2222....光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----小功率系统小功率系统小功率系统小功率系统小功率光伏逆变器设计的关键技术2222....光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----小功率系统小功率系统小功率系统小功率系统滤波器逆变电路工频变压器输入端子输出滤波器优点：优点：优点：优点：电路简单、单级控制；电网和光伏系统间有电气隔离，光伏系统与地之间无漏电流。缺点：缺点：缺点：缺点：成本高、体积笨重、整机效率低。工频隔离型工频隔离型工频隔离型工频隔离型2222....光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----小功率系统小功率系统小功率系统小功率系统优点：优点：优点：优点：高频隔离、漏电流小，效率较高，最大效率96%。缺点：缺点：缺点：缺点：硬件电路复杂，两级控制，EMI/EMC设计较难；高频隔离型高频隔离型高频隔离型高频隔离型滤波器输入端子DC-AC高频逆变高频变压器逆变电路输出整流电路滤波器2222....光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----小功率系统小功率系统小功率系统小功率系统优点：优点：优点：优点：结构简单，效率最高，最大效率98%以上；缺点：缺点：缺点：缺点：电网和光伏系统间无电气隔离，光伏系统对地之间存在漏电流，对人有安全隐患。非隔离型非隔离型非隔离型非隔离型滤波器输入端子DC-DC变换器逆变电路输出滤波器2.2.2.2.光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----小功率系统小功率系统小功率系统小功率系统非隔离型并网方式宽输入电压范围最高效率98%可直接并联智能化、小型化高防护等级基于光伏组件的微型逆变器也将是未来逆变器的基于光伏组件的微型逆变器也将是未来逆变器的基于光伏组件的微型逆变器也将是未来逆变器的基于光伏组件的微型逆变器也将是未来逆变器的重要发展方向；重要发展方向；重要发展方向；重要发展方向；小功率并网逆变器的发展方向小功率并网逆变器的发展方向小功率并网逆变器的发展方向小功率并网逆变器的发展方向非隔离型逆变器漏电流产生原理+PVPENLL1D1Q1C1Q2Q3Q4Q5L2L3CY1CY2漏电流产生原理：漏电流产生原理：漏电流产生原理：漏电流产生原理：漏电流实际上是光伏阵列两端对地等效Y电容上的共模电流。根据TN配线规范，电网N极物理上与大地PE极相连，如果PV正端或者PV负端对电网N极上有较大电压跃变，由i=C(dU/dt)可知，PV两端的等效共模电流就会很大。如果不对非隔离型逆变器拓扑进行处理，漏电流将会增加电磁辐射和安全隐患。2222....光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----小功率系统小功率系统小功率系统小功率系统←←←←解决漏电流非隔离型拓扑结构解决漏电流非隔离型拓扑结构解决漏电流非隔离型拓扑结构解决漏电流非隔离型拓扑结构H5拓扑技术HERIC拓扑技术Karschny拓扑技术↑↑↑↑以上拓扑结构均以上拓扑结构均以上拓扑结构均以上拓扑结构均可有效解决漏电可有效解决漏电可有效解决漏电可有效解决漏电流问题流问题流问题流问题本拓扑结构允本拓扑结构允本拓扑结构允本拓扑结构允许纯无功负载许纯无功负载许纯无功负载许纯无功负载，能够提高对，能够提高对，能够提高对，能够提高对电网的无功补电网的无功补电网的无功补电网的无功补偿，也能满足偿，也能满足偿，也能满足偿，也能满足双向功率流动双向功率流动双向功率流动双向功率流动，应用，应用，应用，应用sicsicsicsic肖特肖特肖特肖特基二极管，最基二极管，最基二极管，最基二极管，最高效率高效率高效率高效率98%.98%.98%.98%.--------特变电工特变电工特变电工特变电工专利技术专利技术专利技术专利技术解决漏电流非隔离型拓扑结构解决漏电流非隔离型拓扑结构解决漏电流非隔离型拓扑结构解决漏电流非隔离型拓扑结构GridGridGridGridVTVTVTVT4444VTVTVTVT1111VTVTVTVT2222VTVTVTVT3333VTVTVTVT5555VTVTVTVT6666DDDD4444DDDD2222DDDD3333DDDD6666DDDD1111DDDD5555LLLL1111aaaabbbbLLLL2222DDDD7777DDDD8888++++----大功率光伏逆变器系统的建模和仿真技术；光伏阵列的最大功率跟踪技术；低电压穿越技术；功率因数控制技术；结构和热设计技术；批量产品化技术；系统监控技术核心：提高逆变效率，降低并网谐波；核心：提高逆变效率，降低并网谐波；核心：提高逆变效率，降低并网谐波；核心：提高逆变效率，降低并网谐波；难点：并网控制技术；难点：并网控制技术；难点：并网控制技术；难点：并网控制技术；2222....光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----大功率系统大功率系统大功率系统大功率系统大功率三相光伏逆变器设计的关键技术建模和仿真技术建模和仿真技术建模和仿真技术建模和仿真技术研究基于大型数值模研究基于大型数值模研究基于大型数值模研究基于大型数值模拟软件拟软件拟软件拟软件MatlabMatlabMatlabMatlab的光伏的光伏的光伏的光伏逆变器建模技术，及逆变器建模技术，及逆变器建模技术，及逆变器建模技术，及直接基于直接基于直接基于直接基于StateFlowStateFlowStateFlowStateFlow的的的的DSPDSPDSPDSP微控制器的微控制器的微控制器的微控制器的C++C++C++C++源代码仿真技术；实源代码仿真技术；实源代码仿真技术；实源代码仿真技术；实现控制器源代码直接现控制器源代码直接现控制器源代码直接现控制器源代码直接基于虚拟仿真平台编基于虚拟仿真平台编基于虚拟仿真平台编基于虚拟仿真平台编辑和调试。辑和调试。辑和调试。辑和调试。------------优化电路参数、提升优化电路参数、提升优化电路参数、提升优化电路参数、提升系统效率、实现软件代码系统效率、实现软件代码系统效率、实现软件代码系统效率、实现软件代码的虚拟调试的虚拟调试的虚拟调试的虚拟调试2222....光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术光伏并网逆变器设计的关键技术----大功率系统大功率系统大功率系统大功率系统并网控制技术并网控制技术并网控制技术并网控制技术研究并网逆变器功研究并网逆变器功研究并网逆变器功研究并网逆变器功率因数调节技术；率因数调节技术；率因数调节技术；率因数调节技术；研究光伏阵列最大研究光伏阵列最大研究光伏阵列最大研究光伏阵列最大功率跟踪技术；功率跟踪技术；功率跟踪技术；功率跟踪技术；研究并网逆变器低研究并网逆变器低研究并网逆变器低研究并网逆变器低电压穿越控制技术电压穿越控制技术电压穿越