逆变器培训

2015年4月2日光伏并网逆变系统的介绍2015年5月27日主讲：薛鹏逆变器的故障处理与案例分析目录光伏并网逆变器的维护指导光伏并网逆变器的介绍操作人员应注意的电气安全光伏并网逆变器的操作指导光伏并网发电系统的介绍title010203040506一.光伏并网发电系统的介绍光伏并网发电系统由光伏组件、汇流箱、逆变器和箱式变压器等设备组成。其中，逆变器是整个系统的核心，实现了把直流电转化为与电网等幅值同频率的正弦波交流电。1/120…组件汇流箱逆变器…组件汇流箱箱变电网逆变器MPPT追踪电网电压一.光伏并网发电系统的介绍DC直流电由光伏组件输出，经过汇流箱汇流后，送入逆变器的直流侧。逆变器在并网运行时，直流侧进行MPPT的追踪。逆变器输出与网侧电压等幅值同频率的正弦波交流电。2/120光伏组件方阵半导体PN结示意图入射辐射电子空穴内建电场PN1.1.光伏组件的介绍3/120光伏组件----根据光电转换原理把太阳的辐射光通过半导体物质转换为电能，这种光电转换的过程通常称为“光生伏打效应”。因此太阳能电池又称为“光伏电池”。薄膜电池就是将一层薄膜制成的太阳能电池，其用硅量极少，更容易降低成本。多晶硅组件薄膜组件多晶硅是单质硅的一种形态。多晶硅与单晶硅的差异，主要表现在物理性质方面。硅的单晶体，是一种良好的半导体材料。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。1.1.光伏组件的介绍单晶硅组件4/1201.1.1.光伏组件的基本特性pvUpvPU(K)P(K)U-I特性曲线P-V特性曲线太阳能电池组件在一定的太阳辐照度和温度下的伏安特性曲线（U-I曲线），在曲线上取任意一个点形成一个矩形。矩形的面积就是电压和电流的乘积，可见U-I曲线上存在一点为该曲线的最大功率点。太阳能电池板的P-V特性曲线，是一条非线性曲线，在横轴电压U上，始终存在一个点U(K)对应一个最大功率点P(K)。通常情况下，U(K)位于开路电压U(PV)的0.82倍处。5/1201.1.2.光伏组件的PID效应PID（PotentialInducedDegradation）电位诱发衰减；组件长期在高压的作用下使得玻璃与封装材料之间存在着漏电流，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。经过100小时，负1000V的PID测试后，电池片的开路电压，短路电流都会降低，MPPT点降低了70%，极大的损害了电站的发电量。6/1201.1.2.光伏组件的PID效应活性层内离子的迁移，导致电荷聚集或者电离子穿过半导体材料表面电荷，影响半导体材料表面的活性区。严重情况下，离子的聚集。例如钠离子在玻璃表面的聚集，将导致分层的现象。晶硅电池板；-600V偏压12个月钠离子迁移到玻璃/TCO层界面导致TCO分层和电化学腐蚀7/1201.1.2.光伏组件的PID效应通常由于密封性不好，组件中出现的湿气，会造成电解腐蚀和金属导电离子的迁移。8/1201.1.2.光伏组件的PID效应离子迁移发生在活性层内，使半导体PN结的性能衰减。如果电池片对边框的电压为负偏压，则阳极离子流入电池片，造成P-N结衰减。如果电池片对边框的电压为正偏压，则阳极离子流出电池片，聚集在P-N结的附近。9/1201.1.2.光伏组件的PID效应光伏阵列的组件边框通常都是接地的，造成单个组件和边框之间形成偏压。而影响偏压的因素如下：1.组件在阵列中的位置；2.逆变器的接地方式；光伏组件在野外的实际情况和大量研究表明：在高温、潮湿和由于光伏阵列的接地方式引起了组件严重的腐蚀和衰退。10/1201.1.3.造成PID的原因光伏阵列的组件边框通常都是接地的，造成单个组件和边框之间形成偏压。而影响偏压的因素如下：1.组件在阵列中的位置；2.逆变器的接地方式；电池板在阵列中的位置不同位置的组件存在的潜在偏压11/1201.1.3.造成PID的原因逆变器负极侧接地逆变器正极侧接地实际电站运行情况和研究结果表明：逆变器正极接地使得所有组件均承受负偏压，反而会加剧组件的PID；12/1201.1.4.可靠负极接地设计，消除PID衰减影响•GFDI设备采用PV断路器+PV熔断器+高精度电流传感器的组成方案。•若人不慎接触到PV+，GFDI迅速检测到漏电流并断开PV断路器，以保护人身安全。逆变器PV-铜排接地铜排光伏断路器光伏熔断器电流传感器保护运维人员安全GFDI设备实现逆变器负极接地13/1201.2.汇流箱的介绍汇流箱的作用汇流、监控保护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的接线，方便维护，提高系统的可靠性。一般需要在光伏组件与逆变器之间增加汇流箱装置。光伏阵列汇流箱汇流箱的作用14/1201.2.汇流箱的介绍高压保险（+）（+）（+）（+）（+）（+）汇流箱控制板（-）（-）（-）（-）（-）（-）高压保险太阳电池串列1+-直流断路器汇流箱输出（+）汇流箱输出（-）太阳电池串列2太阳电池串列3太阳电池串列14太阳电池串列15太阳电池串列16太阳电池串列1太阳电池串列2太阳电池串列3太阳电池串列14太阳电池串列15太阳电池串列16ABGND光伏阵列智能汇流箱主要由断路器、防雷模块、开关电源、监控电路板等组成。实现了汇流，保护以及对电流、电压等信号进行实时监控。15/1201.2.汇流箱的介绍汇流箱警告标识汇流箱地址设置汇流箱铭牌TBEA-Hxx10/1000-X汇流箱的简称公司名称输入路数每路标称电流值最大直流输入电压功能型号：A代表具有监控功能，D代表具有防反功能，AD代表具有监控和防反功能，无符号代表非智能型。16/1201.2.汇流箱的介绍序号名称大小2直流电压汇流箱的最大直流输入电压值3额定电流汇流箱每路输入支路的额定电流值4输入路数汇流箱允许的最大输入路数5防护等级产品达到的防护等级6序列号产品生产序列号TBEA-HXX10/1000-X公司名称汇流箱的简称输入路数每路标称电流值最大直流输入电压功能型号：A代表具有监控功能，D代表具有防反功能，AD代表具有监控和防反的功能。无符号代表非智能型。1产品型号17/1201.2.汇流箱的介绍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。18/1201.2.汇流箱的介绍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，因此对应电池板输出能力降低，成为阵列组件中的负载，使该导线负载过大，可能烧毁。如果在阵列中出现多处接地，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。19/1201.3.直流配电柜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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各输入断路器状态检测RS485直流配电柜20/1201.3.直流配电柜直流配电柜在光伏发电系统中起到了二级汇流的作用；21/1201.3.直流配电柜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。维护时间间隔：第一次1个月，第二次以后12个月断路器的维护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22/120二.500KW光伏并网逆变器的介绍4逆变器基本参数介绍123逆变器关键名词解释500KW4系列逆变器器件介绍500KW逆变器的概述23/120500KW3系列逆变器500KW4系列逆变器500KW三电平逆变器二.500KW光伏并网逆变器的概述2013年主要产品（已停产）2014/2015年主要产品2014/2015年主要产品24/1202.1.500KW4系列逆变器的概述•逆变器可集成直流配电和防反二极管，无需单独直流配电柜。•该逆变器需单独的直流配电柜。25/1202.1.500KW4系列逆变器的概述重要的参数说明宽×深×高(mm)1500×850×2150重量(Kg)1800冷却方式强制风冷排风量(M3/h)300026/1202.1.500KW4系列逆变器的概述交流柜散热图直流柜散热图27/1202.1.500KW4系列逆变器的概述环境温度过载能力60℃50℃110%70%土建逆变器房一体化机房过载能力低温升设计：一体化机房设计中，逆变器采用前进风后出风的方式，靠墙安装，风道短，风阻低，散热性能高。强过载能力：在50℃范围内可以达到120%的过载能力，当高于50℃时，按照降额曲线进行降额。28/1202.2.500KW4系列逆变器的参数重要的参数说明直流侧开路电压1000V直流工作电压范围450V～1000VMPPT工作电压范围500V～820V额定交流输出功率500KW最大交流输出功率600KW交流侧额定电压范围270V～350V额定输出电流916A最大输出电流1099A夜间自耗电﹤80W500KW4系列逆变器29/1202.3.光伏并网逆变器关键名词的解释光伏组件U-I特性曲线最大功率点的追踪（MPPT）光伏组件P-V特性曲线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。因此，太阳能电池阵列必须实现最大功率点的追踪，以便阵列在任何当前日照下不断获得最大功率的输出。30/1202.3.光伏并网逆变器关键名词的解释(1)最大功率点的追踪（MPPT）变步长MPPT追踪按照光伏组件P-V曲线的斜率自动调整电压扰动步长。1kkkkkkVVVVdfdPfdV其中dk为调节系数。如图所示，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。31/1202.3.光伏并网逆变器关键名词的解释（2）总谐波畸变（THD）THD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：1100%hiITHDI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%）hI1I32/1202.3.光伏并网逆变器关键名词的解释（3）逆变器的损耗IGBT损耗电抗器损耗散热系统损耗逆变器总损耗控制系统损耗逆变器总损耗33/1202.3.光伏并网逆变器关键名词的解释（4）低电压穿越与孤岛保护低电压穿越孤岛保护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。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。根据鉴衡标准，若逆变器并入的电网供电中断，逆变器应在2S内停止向电网供电，同时发出警示信号。34/1202.4.500KW4系列逆变器器件的介绍1.逆变器整体分为两个部分：①直流柜；②交流柜；2.500KW4系列逆变器主电路采用的是三相全桥逆变的拓扑结构；PV+L1L2L3PV-三相全桥逆变电路35/1202.4.1直流柜内部主要器件ABB型直流断路器功率模块单元控制盒直流霍尔传感器散热风机功率电阻直流母线支撑电容驱动电路和IGBT交流霍尔传感器36/120（1）.直流侧断路器①正常情况下，接通和断开