第一篇:深度总结光伏逆变器的工作原理
深度总结光伏逆变器的工作原理
引言
掌握逆变器的工作原理是整个逆变器研发生产过程中的核心,直接关系到逆变器的转换效率,为此无论是光伏圈、厂家还是用户对此都非常关注,关于逆变器的工作原理网上的解答实在是太多,为了让大家对逆变器工作原理有一个完全的了解,欧姆尼克凭借多年的技术经验做了详细的总结,希望对关注的朋友能起到一定的帮助。
逆变器的概念理解
逆变器是将交流电能变换成直流电能的过程称为整流,把完成整流功能的电路称为整流电路,把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应,把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变,把完成逆变功能的电路称为逆变电路,把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。
逆变器分类详解
1.按逆变器输出交流电能的频率分,可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为50~60Hz的逆变器;中频逆变器的频率一般为400Hz到十几kHz;高频逆变器的频率一般为十几kHz到MHz。
2.按逆变器输出的相数分,可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。
3.按照逆变器输出电能的去向分,可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器,称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。
4.按逆变器主电路的形式分,可分为单端式逆变器,推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。
5.按逆变器主开关器件的类型分,可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。前者,不具备自关断能力,元器件在导通后即失去控制作用,故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类;后者,则具有自关断能力,即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制,故称之为“全控型”,电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。
6.按直流电源分,可分为电压源型逆变器(VSI)和电流源型逆变器(CSI)。前者,直流电压近于恒定,输出电压为交变方波;后者,直流电流近于恒定,输也电流为交变方波。
7.按逆变器输出电压或电流的波形分,可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。
8.按逆变器控制方式分,可分为调频式(PFM)逆变器和调脉宽式(PWM)逆变器。
9.按逆变器开关电路工作方式分,可分为谐振式逆变器,定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。
10.按逆变器换流方式分,可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。
逆变器的基本结构
逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能,逆变装置的核心,是逆变开关电路,简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断,来完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断,需要一定的驱动脉冲,这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。产生和调节脉冲的电路。通常称为控制电路或控制回路。逆变装置的基本结构,除上述的逆变电路和控制电路外,还有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等。
逆变器的工作原理
1.全控型逆变器工作原理:为通常使用的单相输出的全桥逆变主电路,交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脉宽调制控制IGBT管的导通或截止。
当逆变器电路接上直流电源后,先由Q11、Q14导通,Q1、Q13截止,则电流由直流电源正极输出,经Q11、L或感、变压器初级线圈图1-2,到Q14回到电源负极。当Q11、Q14截止后,Q12、Q13导通,电流从电源正极经Q13、变压器初级线圈2-1电感到Q12回到电源负极。此时,在变压器初级线圈上,已形成正负交变方波,利用高频PWM控制,两对IGBT管交替重复,在变压器上产生交流电压。由于LC交流滤波器作用,使输出端形成正弦波交流电压。
当Q11、Q14关断时,为了释放储存能量,在IGBT处并联二级管D11、D12,使能量返回到直流电源中去。
2.半控型逆变器工作原理:半控型逆变器采用晶闸管元件。改进型并联逆变器的主电路如图4所示。图中,Th1、Th2为交替工作的晶闸管,设Th1先触发导通,则电流通过变压器流经Th1,同时由于变压器的感应作用,换向电容器C被充电到大的2倍的电源电压。按着Th2被触发导通,因Th2的阳极加反向偏压,Th1截止,返回阻断状态。这样,Th1与Th2换流,然后电容器C又反极性充电。如此交替触发晶闸管,电流交替流向变压器的初级,在变压器的次级得到交流电。
在电路中,电感L可以限制换向电容C的放电电流,延长放电时间,保证电路关断时间大于晶闸管的关断时间,而不需容量很大的电容器。D1和D2是2只反馈二极管,可将电感L中的能量释放,将换向剩余的能量送回电源,完成能量的反馈作用。
逆变器主要技术性能
1.额定输出电压
在规定的输入直流电压允许的波动范围内,它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定准确度一般有如下规定:
(1)在稳态运行时,电压波动范围应有一个限定,例如其偏差不超过额定值的±3%或±5%。
(2)在负载突变(额定负载0%→50%→100%)或有其他干扰因素影响的动态情况下,其输出电压偏差不应超过额定值的±8%或±10%。
2.输出电压的不平衡度
在正常工作条件下,逆变器输出的三相电压不平衡度(逆序分量对正序分量之比)应不超过一个规定值,一般以%表示,如5%或8%。
3.输出电压的波形失真度
当逆变器输出电压为正弦度时,应规定允许的最大波形失真度(或谐波含量)。通常以输出电压的总波形失真度表示,其值不应超过5%(单相输出允许10%)。
4.额定输出频率
逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值,通常为工频50Hz。正常工作条件下其偏差应在±1%以内。
5.负载功率因数
表征逆变器带感性负载或容性负载的能力。在正弦波条件下,负载功率因数为0.7~0.9(滞后),额定值为0.9。
6.额定输出电流(或额定输出容量)
表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出的是额定输出容量,其单位以VA或kVA表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为1(即纯阻性负载)时,额定输出电压为额定输出电流的乘积。
7.额定输出效率
逆变器的效率是在规定的工作条件下,其输出功率对输入功率之比,以%表示。逆变器在额定输出容量下的效率为满负荷效率,在10%额定输出容量的效率为低负荷效率。
8.保护
(1)过电压保护:对于没电压稳定措施的逆变器,应有输出过电压防护措施,以使负截免受输出过电压的损害。
(2)过电流保护:逆变器的过电流保护,应能保证在负载发生短路或电流超过允许值时及时动作,使其免受浪涌电流的损伤。
9.起动特性
表征逆变器带负载起动的能力和动态工作时的性能。逆变器应保证在额定负载下可靠起动。
10.噪声
电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时,其噪声应不超过80dB,小型逆变器的噪声应不超过65dB。
对于大功率光伏发电系统和联网型光伏发电系统逆变器的波形失真度和噪声水平等技术性能也十分重要,在选用离网型光伏发电系统用的逆变器时还应注意以下几点:
(1)应具有足够的额定输出容量和负载能力。逆变器的选用,首先要考虑具有足够的额定容量,以满足最大负荷下设备对电功率的要求。对于以单一设备为负载的逆变器,其额定容量的选取较为简单,当用电设备为纯阻性负载或功率因数大于0.9时,选取逆变器的额定容量为电设备容量的1.1~1.15倍即可。在逆变器以多个设备为负载时,逆变器容量的选取要考虑几个用电设备同时工作的可能性,即“负载同时系数”。
(2)应具有较高的电压稳定性能。在离网型光伏发电系统中均以蓄电池为储能设备。当标称电压为12V的蓄电池处于浮充电状态时,端电压可达13.5V,短时间过充电状态可达15V。蓄电池带负荷放电终了时端电压可降至10.5V或更低。蓄电池端电压的起伏可达标称电压的30%左右。这就要求逆变器具有较好的调压性能,才能保证光伏发电系统以稳定的交流电压供电。
(3)在各种负载下具有高效率或较高效率。整机效率高是光伏发电用逆变器区别于通用型逆变器的一个显著特点。10kW级的通用型逆变器实际效率只有70%~80%,将其用于光伏发电系统时将带来总发电量20%~30%的电能损耗。因此光伏发电系统专用逆变器在设计中应特别注意减少自身功率损耗,提高整机效率。因此这是提高光伏发电系统技术经济指标的一项重要措施。在整机效率方面对光伏发电专用逆变器的要求是:kW级以下逆变器额定负荷效率≥80%~85%,低负荷效率≥65%~75%;10kW级逆变器额定负荷效率≥85%~90%,低负荷效率≥70%~80%。
(4)应具有良好的过电流保护与短路保护功能。光伏发电系统正常运行过程中,因负载故障、人员误操作及外界干扰等原因而引起的供电系统过电流或短路,是完全可能的。逆变器对外电路的过电电流及短路现象最为敏感,是光伏发电系统中的薄弱环节。因此,在选用逆变器时,必须要求具备有良好的对过电流及短路的自我保护功能。
(5)维护方便。高质量的逆变器在运行若干年后,因元器件失效而出现故障,应属于正常现象。除生产厂家需有良好的售后服务系统外,还要求生产厂家在逆变器生产工艺、结构及元器件选型方面具有良好的可维护性。例如,损坏元器件有充足的备件或容易买到,元器件的互换性好;在工艺结构上,元器件容易拆装,更换方便。这样,即使逆变器出现故障,也可迅速恢复正常。
逆变器的使用与维护检修
使用
1.严格按照逆变器使用维护说明书的要求进行设备的连接和安装。在安装时,应认真检查:线径是否符合要求;各部件及端子在运输中有否松动;应绝缘处是否绝缘良好;系统的接地是否符合规定。
2.应严格按照逆变器使用维护说明书的规定操作使用。尤其是:在开机前要注意输入电压是否正常;在操作时要注意开关机的顺序是否正确,各表头和指示灯的指示是否正常。
3.逆变器一般均有断路、过电流、过电压、过热等项目的自动保护,因此在发生这些现象时,无需人工停机;自动保护的保护点,一般在出厂时已设定好,无需再行调整。
4.逆变器机柜内有高压,操作人员一般不得打开柜门,柜门平时应锁死。
5.在室温超过30℃时,应采取散热降温措施,以防止设备发生故障,延长设备使用寿命。
维护检修
1.应定期检查逆变器各部分的接线是否牢固,有无松动现象,尤其应认真检查风扇、功率模块、输入端子、输出端子以及接地等。
2.一旦报警停机,不准马上开机,应查明原因并修复后再行开机,检查应严格按逆变器维护手册的规定步骤进行。
3.操作人员必须经过专门培训,能够判断一般故障的产生原因,并能进行排除,例如能熟练地更换保险丝、组件以及损坏的电路板等。未经培训的人员,不得上岗操作使用设备。
4.如发生不易排除的事故或事故的原因不清,应做好事故详细记录,并及时通知逆变器生产厂家给予解决。
第二篇:国内外主要光伏逆变器生产商推荐
国内外主要光伏逆变器生产商推荐:
国外主要的光伏逆变器生产商:
目前全球龙头SMA占据市场份额达44%。
第二梯队4个厂商合计占据32%市场,包括Fronius、Kaco、PowerOne、Sputnik、其余较有影响力的厂商包括:西门子、施耐德、爱默生、ABB等。
国内主要的光伏逆变器生产商:
1.阳光电源(sungrow)
是中国目前最大的光伏逆变器制造商,于2011年在深圳创业板融资上市。
主要产品有光伏逆变器、风能变流器、电力系统电源等,并提供项目咨询、系统设计和技术支持等服务。其光伏逆变器产品主要以适合国内市场的大机为主,在海外市场及小机市场并无明显优势。
2.古瑞瓦特新能源(Growatt)
是现在世界范围内最有影响力的中国光伏逆变器企业,2011年以3亿元销售额成为中国第一大光伏逆变器出口商。2012年获得了红杉资本和招商局科技的投资,应该说是目前中国光伏业内最具成长力的企业。
公司主要产品为1.5k—500k光伏逆变器。产品在技术创新、转化效率方面都走在了国内逆变器企业最前面,最早的获得国际photon实验室A+评定,同时也成为在澳洲、欧洲、美洲等主要光伏市场最大的中国逆变器供应商。
3.南京冠亚(Guanya)
以生产适合大型电站使用的大型光伏逆变器为主,在大型机方面非常有竞争力的国内企业之一。
主要从事光伏/风机并网逆变电源、光伏/风机离网型逆变电源、光伏/风机控制器、户用电源的研制开发、生产及销售为一体的高新技术企业。
另外,国内其他主要的或者能够成规模的光伏逆变器制造企业还有:
正泰电气、中达电通(台达、台湾)、特变电工、科华恒盛、南瑞电气、许继电气、比亚迪、京仪绿能、颐和新能源、伏科太阳能、追日电气、聚能科技、索英电气等
第三篇:光伏逆变器安装施工方案
20MW太阳能发电项目光伏场区
一、工程概况
1、工程概况
华润安达1号太阳能发电项目位于安达市西南部约18km处,项目所在地北侧为规划高速公路,东侧与中和砖厂相邻,项目所在地区平坦开阔,地势较低,无不良地质现象,场地布置条件较好。场地为盐碱地。施工时将场地挖填平整、并填土至沟塘形成相对平坦地貌以利于工艺布置及场地排水,即可形成良好的施工场地,场地布置条件较好。
本期光伏厂区内占地面积为633790㎡,共安装18组1MWp太阳能子阵,总容量为20.16MWp。施工道路与永久道路可结合。通过平整场地,用砂石铺垫,作为施工道路使用。待施工结束后,完善道路二侧边沟系统、路面养护后可作为永久道路使用。
安达市位于黑龙江省西南部,地处大庆市与肇东市之间。属中温带大陆性季风气候,冬季(11月至次年3月)被强大的蒙古高压控制,在其影响下多偏北风,天气干燥严寒;夏季(6月至8月)受副热带海洋气团的影响,降水集中,光照充足气候温热、湿润。春季(4月至5月)多偏南大风,降水较少,易发生春旱;秋季(9月至10月)天高气爽,降温较快,常有早霜危害。气候基本特点是:冬长雪少,天气寒冷;夏短湿热,降水集中;春季风大,气候干燥;秋凉气爽,时有早霜。全年降水较少,平均气温在3℃左右。年平均无霜期较短,在170d左右。
2、太阳能资源
黑龙江省年太阳总辐射量为4400~5400MJ/ m2(相当于1222~1500kWh/ m2)。太阳直接辐射年总量为2526~3162 MJ/ m2,直接辐射在总辐射中所占比例较大,在0.57~0.63之间,年日照时数在2242~2842小时。
华润安达光伏发电项目所在地年均太阳辐射量1357.70kWh/m2,年均日照时数2681.97h,日照时间较长,利用太阳能资源的条件较好。场址地区水平面日平均辐照度为3.72 kWh/m2d,项目场址在我国属于太阳能“资源丰富”地区,具备一定开发价值。从太阳能资源利用角度说,此地区适合建设太阳能光伏发电站。
3、气象条件
安达市位于黑龙江省西南部、松嫩平原中部,东经124°53′至125°55′,北纬46°01′至47°01′,地势东部略高,西部略低,平坦开阔,平坦地面下沉积着新老地层,储藏着丰富的水、石油和天然气等资源。安达市地处中纬度寒温带大陆性季风气候,年平均气温为4.2℃,最热月(7月)平均气温为32.1度,最冷月份(1月)平均气温为-18.7度,历年极端气温最高为38.7度,历年极端气温最低为-37.9度;年平均降水量为432.52 毫米,5-10月降雨量为398.1毫米,占全年降雨量的92%;年平均相对湿度62%,最小相对湿度0%,年平均日照时数2682.0小时,年平均蒸发量1418.1毫米,年平积温为2880.7度,年雷暴日数26.3天,年平均风速3.0米/秒,最多风向为西南风,无霜期为144天。主要气象灾害有干旱、高温、暴雨、冰雹、大风、雷暴、寒潮等。
安达主要气象要素表
安达市无重大气象灾害,冰雹日数少,极端最大风速值低,不会对光伏电站的建设产生影响,适合太阳能光伏发电项目的建设实施。
安达、哈尔滨气象站日照时数年变化统计表
4、区域坐标
二、编制依据
GB50794-2012《光伏电站施工规范》
GB50795-2012《光伏发电工程施工组织设计规范》 GB/T 50796-2012《光伏发电工程验收规范》 GB50797-2012《光伏发电站设计规范》 GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》 GB/T31366-2015《光伏发电站监控系统技术要求》 JG/T490-2016《太阳能光伏系统支架通用技术要求》 Q-GDW1999-2013《光伏发电站并网验收规范》 Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》 GB19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》 GB/T l9939--2005《光伏系统并网技术要求》
GB/T l9964--2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》; NB/T 32005-2013《光伏发电站低电压穿越检测技术规程》 NB/T 32006-2013 《光伏发电站电能质量检测技术规程》 NB/T 32007-2013 《光伏发电站功率控制能力检测技术规程》 NB/T 32008-2013 《光伏发电站逆变器电能质量检测技术规程》 NB/T 32009-2013《光伏发电站逆变器电压与频率响应检测技术规程》 NB/T 3200109-2013《光伏发电站逆变器防孤岛效应检测技术规程》 NB/T 320013-2013 《光伏发电站电压与频率响应检测技术规程》 NB/T 32001014-2013《光伏发电站防孤岛效应检测技术规程》 制造商提供的有关技术文件、安装手册(指导书)
三、集中式逆变器安装方案 1)、操作工艺
1、工艺流程:设备开箱检查→设备吊装→逆变器安装→逆变器电缆连接 → 检查二次回路配线→逆变器试验调整→送电运行验收
2、设备开箱检查
a、施工单位、供货单位、监理单位共同验收,并做好进场检验记录。
b、按设备清单、施工图纸及设备技术资料,核对设备及附件、备件的规格型号是否符合设计图纸要求,核对附件、备件是否齐全;检查产品合格证、技术资料、设备说明书是否齐全。
c、检查柜体外观无划痕、无变形、油漆完整无损等;
d、柜内部检查电气装置及元件等规格、型号、品牌是否符合设计要求;
集中式1000kW逆变器主要技术参数
3、设备搬运
采用汽车和吊车搬运,注意保护逆变器柜外表油漆,逆变器柜指示灯不受损。
4、逆变器柜安装
A、基础型钢安装
a、调直型钢:将10号槽钢用大锤调直,按图纸、逆变器技术资料提供的尺寸预制加工型钢架,并刷防锈漆做防腐处理。
b、按设计图纸将预制好的基础型钢架放于预埋铁上,用水平尺找平、找正,可采用加垫片方法,但垫片不得多于3片,再将予埋铁、垫片、基础型钢焊接一体基础型钢顶部应高于抹平地面40以上为宜。c、基础型钢与地线连接:将结构引入的镀锌扁钢与型钢两端焊接,焊接长度为扁钢的2倍,再刷两道灰漆。
B、逆变器柜稳装
a、逆变器柜安装:按设计图纸布置将逆变器柜放于基础型钢上。然后按柜安装固定螺栓尺寸画位,用电钻钻孔。
b、柜就位、找平、找正后,柜体与基础型钢固定。
c、逆变器柜体接地:逆变器柜单独与接地干线连接;
d、逆变器柜的漆层应完整、无损伤。
e、检查逆变器柜前后操作、维修距离是否符合要求,发现有问题及时联系设计、监理。
5、检查逆变器柜内电器元件规格型号及二次回路是否与图纸相符;检查接线是否牢固,并按照调试大纲对逆变器柜调整及模拟试验;
6、送电运行验收
A、送电前准备:
a、清理逆变器柜内的灰尘、杂物;
b、检查柜内柜外上是否有遗留的工具、金属材料等;
c、试运行组织工作,明确试运指挥者、操作者、监护人。
d、有双路互投柜,事先核相。
e、安装作业全部完毕,有监理、质检检验合格。
f、试验项目全部合格,并有试验报告单。
g、控制、连锁、信号等动作准确无误。
B、送电运行
2)质量标准
1、保证项目
a、逆变器柜试验结果必须符合施工规范规定
检验方法:检查试验记录
b、电缆压接、终端头制作,接触必须紧密,用力矩扳手紧固。
检验方法:实测与检查安装记录
2、基本项目
逆变器柜安装: 逆变器柜与基础型钢间连接紧密,固定牢固,接地可靠;盘面标志牌、标志框齐全,正确并清晰;柜面油漆完整均匀。
检查方法:观察检查
柜内的设备及接线:
整齐全、固定可靠;操作部分操作灵活准确;二次线路接线正确、固定可靠,连接紧密、标志清晰齐全。
检查方法:观察检查和试操作检查
逆变器柜及接地干线敷设:
连接紧密牢固,接地线截面选用正确。
检查方法:观察检查
3)成品保护
a、设备到场后注意防雨、防尘。
b、搬运注意不得倒立、防止划伤油漆、损坏电器元件。
c、设备安装完毕后,送电前设专人看守。
4)应注意的质量问题
a、基础型钢焊接处焊渣清理不净,除锈不净,油漆刷不均匀。
b、基础型钢、逆变器柜安装水平度、垂直度超出允许偏差范围。5)安全措施
1、使用电钻、台钻、电焊机、切割机必须接地良好,并带好绝缘手套防止触电事故,电焊机必须设置防护罩;操作时戴好消防器材并设专人监护。
2、电焊操作人员要有焊工证、穿绝缘靴、带好绝缘手套,并应双线到位。
3、入现场必须带好安全帽,并将安全帽的带系好。
4、电气施工人员进入现场必须穿绝缘鞋,以防触电。接、撤电焊机件时时严禁带电施工。
5、使用电气焊时做好防火措施,有专人监护,并按规定放置好设备后方可使用。
6、电焊前清除四周及下方易燃物,以避免火灾。
第四篇:光伏并网逆变器型式检验报告.(本站推荐)
光伏并网逆变器 型式检验报告
产 品 名 称 集中式光伏并网逆变器 产品型号规格 SF-500KTL 产品编号 ***05 测试时间 2013-03-02~2013-5-26 测试工程师 丁川,彭庆飞
光伏并网逆变器型式检验报告 产品型号:SF-500KTL 出厂编号:
附: 表 1转换效率曲线:
表 4电网频率响应试验数据:
第五篇:光伏逆变器各环节材料品牌调查
回顾2014年光伏并网逆变器,可以用两个字来形容“惨烈”来形容。集中式逆变器的价格2012年的0.8元/W,到2013年是0.4元/W,2014年初的0.32元/W,降到年末的0.24元/W,受到帐期和价格影响,一批企业逐渐退出市场。这几年但新进来的逆变器公司则很少。笔者认为,2015年价格战还将继续,将会有更多公司退出,能够坚持到最后的公司在10家左右。让我们回顾一下逆变器技术的发展历史,光伏逆变器是新兴的设备,电力电子发展比较成熟的设备有变频器,UPS,机车牵引变流器。早期的光伏逆变器是属于贵族,所采用的技术是参考从机车牵引变流器而来的,所用的器件都是世界一流公司最好的器件,如采用infineon牵引级别的功率开关管FF1200R12IP4,Rogers的叠层母排,Aavid的散热器,Concept的驱动器,Schaffner的滤波器,随着逆变器价格一路走低,这个尖端品牌的器件逐渐从国内逆变器市场退出,逆变器的技术也向UPS靠拢。国产的元器件占领了市场。近年来逆变器行业几次大的降成本措施:
1、功率器件IGBT降价:2012年前500KW的逆变器大部分是英飞凌公司的FF1200R12IP4,近年来英飞凌公司推出了工业级的FF600R12ME4,成本一下降了50%,加上富士,三菱也推出了替代英飞凌的器件,价格也比它便宜。经过两年多时间的运行,工业级的IGBT表现还算可以。
光伏逆变器IGBT品牌调查*(1)英飞凌 infineon(2)富士 Fuji(3)三菱 Mitsubishi(4)西门康 semikron(5)东芝TOSHIBA(6)仙童Fairchild *(没有做详细市场调查,排名不分先后,仅供参考,以下同形)
2、电抗器降价:线材由铜改为铝,铁芯由进品的硅钢片改为国产硅钢片,由取向的硅钢片改为无取向硅钢片,电抗器的成本约下降60%,造成的后果是电抗器损耗增大,铜的电阻比铝少,但铝可以通过增加面积来减少电阻,因此线损增加不大。取向硅钢具有强烈的方向性;在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。因此采用无取向的硅钢片后,会导致电抗器铁损增大。
3、结构件降低:大部分厂家都推出了结构紧凑型的逆变器,500KW逆变器,2012年前宽度一般在2.8米,到2013年宽度一般在2米,2014年后新推出的一般在1.5米左右,体积变小,对逆变器厂家的结构设计人员技术要求是一个挑战,要综合考虑安装,维护和散热的问题。逆变器集成直流配电柜,可以节省直流配电柜的结构件,配电柜到逆变器之间的电缆。取消直流叠层母排,大部分厂家采用两个铜排中间夹一层绝缘片,这样逆变器的性能会降低,原因有2个:母排的杂散电感会越来越大,系统的EMC干扰也越来越高,IGBT会经常受到损伤;母排的局部放电会越来越大,母排和绝缘片之间没有粘结在一起,肯定会存在气隙,而且气隙会越来越大,最后造成绝缘性降低。采用低端的机械压合的散热器,从散热技术上来看,采用机械压合工艺的散热器,基板和鳍片之间连接面积小,所以热阻大,而且随着时间的推移,基板和鳍片连接部位会发生形变,热阻会越来越大,而采用铜焊接工艺的散热器,由于铜的散热效果比铝好,所以基板和鳍片之间的热阻就非常少,接近本体,寿命也可达20年之久。
4、节省一些非重要器件:如去掉直流和交流滤波器,绝缘阻抗检测仪;减少直流母线电容的数量;直流和交流开关由断路器改为负荷开关加熔断器;电流传感器、防雷器、风机、熔断器等器件由进口高端品牌改为优秀国产品牌。
5、大量采用国产器件:断路器国外高端品牌有ABB,施耐德,西门子,国外中端品牌有LS,国内这几年也出现了很多流断路器,如诺雅克,北京人民,上海良信,新驰电气,奔一电气,常熟开关,这些开关厂看到了商机,也推出了光伏逆变器,汇流箱专用的断路器,目前逐渐替代了国外高端品牌。但国产器件产品性能到底怎么样,还得靠时间去检验。
6、逆变器输出电压等级由270V提高315V,交流输出最大电流由1176A降到1008A,电流的减少可以使逆变器电抗器变小,接触器,IGBT,断路器也可以选择小一型号的产品,有利于降低成本,同时整机效率也会提高。不利之处是MPPT电压范围缩小,在某些地区会影响系统发电量。可以看到,这几年国内逆变器在降成本方案上还是下了很多功夫,还得益于元器件厂家价格降下来,以及国产品牌的崛起。不过国内逆变器厂家对新技术和新器件的应用还是太少,日本的TMEIC就已以推出以碳化硅为功率器件的逆变器,并且开始大批量应用,碳化硅内阻很少,可以把效率做很高,开关频率可以达到10K,也可以节省LC滤波器和母线电容。
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光伏逆变器使用环境和UPS,变频器不一样,光伏组件的寿命是25年,所以要求逆变器的寿命也要到25年,但目前由于价格战,逆变器已经慢慢远离机车牵引变流器方向,笔者认为这个是不正常的。随着国内越来越多有志之士加入光伏行业,以及国内对行业质量的控制力度,光伏电站的补贴将不会向不合格的电站发放。逆变器行业经过一轮低价洗礼,将会回到正常的轨道,产品的稳定性,整体发电量是首要考虑的因素,招标时不再是价格最低者中标。光伏逆变器高度依赖于电力电子和微电子技术的发展,特别是半导体开关器件,以及微处理器。从TI公司C系列MCU的发展情况可以看到,逆变器的微处理器是向着速度更高,功能更强的方向发展,每一代产品更新时间约为5-6年,逆变器使用时间约为8-10年,从芯片上市到逆变器大规模采用的时间约为2-3年,芯片的生产批量生产时间约为10-15年,对于集中式逆变器而言,更换主芯片,就意味着要更换控制板,对于组串式逆变器,更换主芯片,就意味着要更换整机。提高系统电压,在相同的功率情况下,电流将会减少,因此国内有些厂家在研发直流1500V的逆变器,这个技术在机车行内已经成熟,对逆变器来说没有很大的难度,关键是组件,直流电缆和接头等器件相应的技术要跟上来,1500V的直流输入,组件的最高工作电压就可以串联到1200V,可以由40块组件串联,和现在的20-24块组件串联相比,可以大幅减少直流电缆的数量,还可以提高系统的效率。但凡事有利必有弊,电压上去了,对组件的一致性要求更高的,因为串联电路的电流是由电路最小的一块组件决定的。对系统的安全性能也要求更高了,直流电和交流电不同,没有过零点,一旦出现漏电,将会造成大的事故。所以在国外发达地区如美国和日本,光伏系统是600V为主。作者简介刘继茂:,深圳晶福源市场部业务员,哈尔滨工业大学电力电子研究生。1994年开始从事设备维修和设计工作,2008年开始从事逆变器研发和光伏系统设计工作。长期跟踪国内外100多个光伏电站运行情况,设计过1000多个并网和离网系统,对设备的选型,可靠性设计,运行维护有独到的理解。