三电平太阳能逆变器.pdf

ProSolar 三电平太阳能逆变器三电平太阳能逆变器 Converteam 科孚德机电公司 GE Energy GE 能源集团 Junboo ZHANG 2011 11 2 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 现在 科孚德 成为GE一份子 科孚德机电将一如既往 为您提供高效 可靠的 太阳能逆变器解决方案 3 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 目录 1 Converteam公司介绍 2 ProSolar三电平逆变器介绍 3 ProSolar三电平逆变器原理 结构和特点 4 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 Converteam公司介绍公司介绍 发电发电电力传送和输配电力传送和输配Converteam ConverteamConverteam 科孚德机电科孚德机电 是一家专业的电气工程是一家专业的电气工程 科孚德机电科孚德机电 是一家专业的电气工程是一家专业的电气工程 公司公司 为客户提供度身定制的解决方案和电气控制为客户提供度身定制的解决方案和电气控制公司公司 为客户提供度身定制的解决方案和电气控制为客户提供度身定制的解决方案和电气控制 系统系统 把电力电能转换成直接的生产力把电力电能转换成直接的生产力系统系统 把电力电能转换成直接的生产力把电力电能转换成直接的生产力 船舶和海洋工程船舶和海洋工程 工业生产工业生产 Converteam 科孚德机电科孚德机电 是一个全新的名字是一个全新的名字 但在电力电能转换但在电力电能转换 行业具有超过百年的丰富经验行业具有超过百年的丰富经验 石油石油 天然气天然气 可再生能源可再生能源 5 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 超过超过超过超过100100年的全球动力转换经验年的全球动力转换经验年的全球动力转换经验年的全球动力转换经验 脱离ALSTOM 1971 1989 1995 1999 End 2005 GEC 1889 AEG 1883 WESTINGHOUSE 1886 drive systems CEGELEC ELECTRIC MACHINERY 1891 acquisition CEGELEC Industrial Systems Group ALSTOM Power Conversion ALSTHOM 1928 CGE 1898 2007 CGE ALSTHOM 2011 Converteam公司介绍公司介绍 6 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 巴西巴西 Belo Horizonte Maca Vitoria 中国中国 Wuhan Shanghai YanTai 英国英国 Kidsgrove Rugby Glasgow 德国德国 Berlin Essen Frankfurt Stuttgart 法国法国 Massy Belfort Nancy Ludres 美国美国 Pittsburgh Miami Washington DC Houston 新加坡新加坡 5300 employees 奥地利奥地利 Vienna 印度印度 Chenna 韩国韩国 Ulsan 加拿大加拿大 Burlington Vancouver 俄罗斯俄罗斯 Moscow 7 个变频器工厂 4 个电机工厂 45 个区域办事处 12 个工程中心 Converteam公司介绍公司介绍 7 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 通过发电机把机械力转 换成电力 通过电动机把电力转 换成继续力 通过整流器或逆变器调 节电能的电压 频率和 电流 太阳能 轨道变流站 脉冲电源 软启动器 从电力到机械力从电力到机械力从电力到机械力从电力到机械力从机械力到电力从机械力到电力从机械力到电力从机械力到电力从电力到电力从电力到电力从电力到电力从电力到电力 风力涡轮 涡轮发电机 水力涡轮发电 可再生的流体能发电 压缩机 电力推进器 轧机 泵 风力发电场风力发电场风力发电场风力发电场轨道变流站轨道变流站轨道变流站轨道变流站船舶电力推进船舶电力推进船舶电力推进船舶电力推进 满足客户的需求满足客户的需求 实现能量转换的最优化是我们的使命实现能量转换的最优化是我们的使命 满足客户的需求满足客户的需求 实现能量转换的最优化是我们的使命实现能量转换的最优化是我们的使命 Drawing missingDrawing missing Converteam公司介绍 8 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 机械设备机械设备电网电网 电动机和电动机和 发电机发电机 变频调速系统变频调速系统 自动化控制系自动化控制系 统统 旋转机械旋转机械 电动机电动机 发电机发电机 变速驱动器变速驱动器 直流调速器直流调速器 交流变频器交流变频器 自动化控制和处理自动化控制和处理 控制器和生产运行工艺控制器和生产运行工艺 Converteam电气系电气系 统解决方案中的三大统解决方案中的三大 核心部件核心部件 系统解决方案能不断提高用户系统的性能系统解决方案能不断提高用户系统的性能系统解决方案能不断提高用户系统的性能系统解决方案能不断提高用户系统的性能 Converteam公司介绍公司介绍 9 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 我们提供的动力转换解决方案覆盖了所有基础能源建设市场我们提供的动力转换解决方案覆盖了所有基础能源建设市场我们提供的动力转换解决方案覆盖了所有基础能源建设市场我们提供的动力转换解决方案覆盖了所有基础能源建设市场 石油天然气和海洋工程石油天然气和海洋工程石油天然气和海洋工程石油天然气和海洋工程可再生能源可再生能源可再生能源可再生能源 发电发电发电发电 工业工业工业工业服务服务服务服务 船舶船舶船舶船舶 石油天然气石油天然气 和海洋工程和海洋工程 可再生能源可再生能源 工业工业 服务服务 发电发电 11 18 18 23 12 18 Converteam公司介绍公司介绍 10 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 Converteam 可再生能源可再生能源 供货范围供货范围供货范围供货范围 陆上风力发电陆上风力发电 风电变流器 双馈和全馈变流器 发电机 永磁发电机 直驱 中速和标准高速 太阳能光伏逆变器 电能质量补偿系统 电能收集系统和电场结构 风力发电传动链 电能质量 海上风力发电海上风力发电 风力发电传动链 风电场结构和电能质量 太阳能发电太阳能发电 太阳能发电场 500kW 发电场结构和电能质量 流体可再生能源发电流体可再生能源发电 潮汐 洋流 波浪发电场的结构和电 能质量 11 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 Converteam 石油天然气和海洋工程石油天然气和海洋工程 供货范围供货范围供货范围供货范围 石油天然气上游石油天然气上游 低压和中压电动机用于泵和 压缩机 高速电动机 陆上 海上发电机 变频器 集成式的电动机和压缩机组 合 海底电气化和压缩系统方案 电能管理和SCADA系统 动力定位和自动化系统 钻井控制系统 电力推进系统 气体注入 油气分离工厂 海洋平台 海底系统 石油天然气中游和下游石油天然气中游和下游 管道输送 油气储存 天然气液化和气化 精练和石化行业 海洋勘探和建造海洋勘探和建造 地震勘探船 钻井平台 铺管船 建造船舶 海洋生产和运输海洋生产和运输 漂移生产船 半潜生产平台 海底生产单元 支持船 12 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 Converteam 发电发电 供货范围供货范围供货范围供货范围 燃料电厂燃料电厂 用于电力服务的发电机 用于小型水电站的发电机 电动机和变频器用于水泵和 风机 静止变频器 励磁器和软启 动器用于发电 用于抽水蓄能电站的静止变 频器 特殊电源 用于交通运输 核 聚变等 用于补偿电网的SVC系统 发电机 辅助水泵系统 应急供电系统 核电核电 辅助泵站系统 应急供电系统 水电水电 抽水蓄能发电厂 阶梯式水电厂 特殊电源特殊电源 特殊电源 轨道交通变流站 研究实验室特殊设备 CERN 13 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 Converteam 船舶船舶 供货范围供货范围供货范围供货范围 商船商船 载人载人 全电力推进系统 POD 解决方案 电力发电和配电 低压 中压电动机和变频器 动力定位系统 船舶自动化和推进控制系统 电能管理和分配系统 船上生产处理系统 天然气 浮式生产单元 冷却系统 起重机 防摇系统 岸边连接系统 邮轮 巨型游艇 客滚渡轮 商船商船 载物载物 LNG 运输船 油轮 渡轮 重型起重 拖船 挖泥船 海军舰只海军舰只 驱逐舰 护卫舰 航空母舰 轻型登陆舰 两舾舰艇 潜艇 特种船舶特种船舶 研究船 破冰船 海岸护卫舰 14 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 Converteam 工业工业 供货范围供货范围供货范围供货范围 冶金冶金 低压和中压电动机和变频器 包括水泥 水处理 制糖线 中压和低压配电柜 仪器仪表 自动化和控制 冶金处理线仿真 静态无功功率补偿系统 SVC D SVC 集电和供电系统 能量储存系统 鼓风机 电炉 热轧和冷轧 处理线 矿山矿山 卷扬机 提升机 铲车 研磨机和破碎机 集中 分离机 物料搬运物料搬运 集装箱起重机 龙门式起重机 运输皮带和装船机和卸船机 海上起重机 测试台测试台 汽车发动机和齿轮箱测试台 风电传动链测试台 航空测试台 风洞 直升飞机齿轮 15 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 Converteam 服务服务 供货范围供货范围供货范围供货范围 备件和维修服务备件和维修服务 整个生命周期内全方位的服 务 45各区域业务中心支持全球 客户 专家风险管理 从预防性维 护到安全管理的现代化和更 新 通过合同的方法加强跟客户 的合作关系 备件准备 废件管理 元件维修和电机翻新 现场服务现场服务 安装 调试和启动 维护 技术帮助和专家支持 培训服务 改造和更新改造和更新 项目生命期延长 性能提高改进 能力更新扩展 长期服务合同长期服务合同 从基本的时间和材料等各方面满足合同 性能的要求 远程监控和诊断 VISOR 船队管理 船舶 海洋工程 军舰 16 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 1 Converteam公司介绍 2 ProSolar三电平逆变器介绍 3 ProSolar三电平逆变器原理 结构和特点 17 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 太阳能光伏发电 场的结构 HMI SOLAR ARRAY VDC VDC 10KV 30KV 50Hz Grid I OI O CONTROLLER SECURED CONNECTIONS CUSTOMER OFFICES ETHERNET BUS WEB ACCESS CONNECTIONSCONVERSION I O POWER I O DELIVERY I O VDC VDC DJ 10KV 30KV 50Hz Grid CONVERTEAM OFFICES 3 DC AC Inverter 3 DC AC Inverter 18 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 ProSolar 三电平太阳能逆变器 室内型室外型电站型 ProSolar 490 825KVA IP 54 liquid cooled ProSolar 490 825KVA IP 65 liquid cooled ProSolar Powerstation 1 2 475KVA IP 54 liquid cooled turn key 灵活配置满足市场需要 19 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 标准技术参数 功率范围 490 825 kVA 电网电压 270 375VAC 10 kV 30 kV 有功功率效率 EU 97 7 Max 98 3 液体冷却 全封闭柜体 保护等级 IP 54 标准环境温度 10 C 14 F to 45 C 113 F 最大直流 DC电压 1 000 VDC OC 1 500VDC OC 电网检测 现场测量输入接口 交流侧电动断路器 直流侧电动断路器 标准通讯接口 Ethernet Modbus TCP 满足BDEW导则 无功功率补偿 0 9 ind 0 9 cap 低电压穿越 FRT ProSolar 逆变器 室内型 20 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 可选技术参数 直流DC电压最高至 1 500VDC OC 低温型环境温度 25 C 13 F to 45 C 113 F 高温型环境温度 10 C 14 F to 55 C 131 F 400 VAC外部电源输出 直流电流检测 断路器串联保护 系统监视 SCADA系统 接地故障检测 DC 或 DC 接地保护 通讯接口 Profibus CAN ProSolar 逆变器 室内型 21 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 标准技术参数 功率范围 490 825 kVA 电网电压 270 V 375 V 10 kV 30 kV 有功功率效率 EU 97 7 max 98 3 液体冷却 全封闭柜体 保护等级 IP65 环境温度 10 C 14 F to 45 C 113 F 最大直流 DC电压 1 000 VDC OC 1 500VDC OC 交流侧和直流侧电动开关 电网检测 现场测量输入接口 满足 BDEW导则 无功功率补偿 0 9 ind 0 9 cap 低电压穿越 FRT 标准通讯接口 Ethernet Modbus TCP 集成水 空热交换器和循环水泵 适用于室外的柜体 与太阳光直射隔离 双层柜体 ProSolar 逆变器 室外型 22 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 现场安装实例 1 05MW 1 36MW 1 65MW ProSolar Outdoor 525KVA 1 000VDC OC ProSolar Outdoor PowerStation 1050KVA 1 000VDC OC ProSolar 逆变器 室外型 23 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 标准技术参数 功率范围 1050 kVA 2475 kVA 电网电压 10 kV 30 kV 有功功率效率 EU 96 6 max 97 2 模块化设计 中压开关 SF6 真空 中压变压器 室内型 ProSolar 逆变器 重量 钢结构 15 t to 17 t 轻型混泥土结构 34 t to 43 t 尺寸 钢结构 B H T 5 600 3 166 2 300mm to 7 400 3 166 2 700mm 轻型混泥土结构 B H T 6 500 3 580 2 500mm to 8 400 3 580 2 500mm 整个结构空冷型 IP54 内部逆变器水利 IP54 钢或混泥整体式结构 ProSolar 逆变器 电站型 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 24 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器介绍三电平逆变器介绍 可选技术参数 内部配置 房体结构 钢结构 或混泥土结构 ProSolar Indoor 525KVA 1 000VDC OC ProSolar PowerStation 1575KVA 1 000VDC OC ProSolar PowerStation 1050KVA 1 000VDC OC ProSolar 逆变器 电站型 25 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 1 Converteam公司介绍 2 ProSolar三电平逆变器介绍 3 ProSolar三电平逆变器原理 结构和特点 26 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 逆变功率柜 冷却水管 600 mm600 mm600 mm 冷却控制柜 800 mm 冷却泵站 水 空热交换器 2 000 mm AC 接线端子 AC 断路器 交流滤波器 UPS 控制器 功率模块 母线排 直流连接柜交流连接柜 DC 断路器 DC接线端子 辅助变压器 直流保险丝和 开关 重量 逆变器 1 700kg 功率模块 20kg 27 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 三电平NPC拓扑电路结构 三电平NPP 拓扑电路结构 28 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 相电压具有9种电压值可用于输出波形的优化 逆变器输出的相电压 DC 3 6 VDC 0V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V MLV1 2 6 VDC CNV MNV 1 6 VDC MOTOR IMPEDANCES AND EMF VDC DC 3 6 VDC MLV1 4 6 VDC MLV1 2 6 VDC DC 3 6 VDC 0V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V MLV1 1 6 VDC CNV MNV 2 6 VDC MOTOR IMPEDANCES AND EMF VDC DC 3 6 VDC MLV1 2 6 VDC MLV1 1 6 VDC DC 3 6 VDC 0V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V MLV1 3 6 VDC CNV MNV 0 6 VDC MOTOR IMPEDANCES AND EMF VDC DC 3 6 VDC MLV1 0 6 VDC MLV1 3 6 VDC 主要特点 输出相电压具有4种正值和4种负值和零值 电流波形接近正弦波形 谐波含量非常低 29 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 三电平逆变器的优点 输出电压中的谐波含量低 降低了交流侧滤波器和其他元器 件的要求和损耗 采用标准的1200V IGBT模块能够扩展直流母线电压至1500 V 较高的部分载荷效率 P Prated 01 三电平逆变器 二电平逆变器 三电平和二电平逆变器输出效率比较 30 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 实际案例的测试 运行测试点 UAC 270 V UDC 820 V P 580 kW 开关频率 6 kHz 导通损耗导通损耗 导通损耗导通损耗开关损耗开关损耗 开关损耗开关损耗 总损耗总损耗 IGBT 二极管二极管IGBT 二极管二极管 31 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 与传统强迫风冷逆变器相比 水冷逆变器具有更高的功率密度 水冷逆变器中半导体功率元件的温度较低 因此意味着半导体功率元件 的损耗更小 从而使逆变器效率增加 半导体功率元件的运行温度降低 使得半导体功率元件的热循环压力降 低 从而使逆变器的生命周期和可靠性提高 同时 使用水冷技术可以防止逆变器受到环境的污染 使得散热槽的散 热效果不随时间和灰尘的积累而降低 因此减少了更多的维护和保养 降低了逆变器的噪音污染 32 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 控制器类型控制器类型工业工业 PC 多任务处理多任务处理 处理器处理器Pentium M 处理器频率处理器频率1 4GHz 操作系统操作系统VxWorks 内存内存256 MB 可扩展至可扩展至 1024MB 通讯通讯支持多种现场总线支持多种现场总线 Ethecat Ethernet 输入输入 输出输出工业用工业用I O Beckhoff 通过通过 Ethercat 编程软件编程软件P80i 高速处理器 可扩展的I O 可编程 33 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变器原理三电平逆变器原理 结构和特点结构和特点 Voltage drop requirement BDEW Medium Voltage Guideline Starting date 01 01 2011 Reactive current for grid support BDEW Medium Voltage Guideline Starting date 01 01 2011 动态电网支撑动态电网支撑 故障穿越能力故障穿越能力 FRT 电网运营商希望光伏发电系统能够象传统的同步发电机一样具有 在电网电压跌落期间继续并网 在电网电压跌落期间提供无功电流支撑 0 20 40 60 80 100 0102030405060708090100 Voltage drop Blindstrom IB IN RequirementConv Capacitor 34 ProSolar 三电平太阳能逆变器 201111CN 11 18 2011 ProSolar三电平逆变