SG500KTL逆变器培训资料.doc

逆变器培训资料一、逆变器的概述： 通常，把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。二 逆变器分类介绍并网逆变器是光伏并网发电系统的重要设备之一，它将太阳能电池组件输出的直流电能转变为与交流电网同频率、同相位的正弦波交流电，馈入电网实现并网发电功能。、按逆变器输出交流电能的频率分：（1）工频逆变器：工频逆变器的频率为的逆变器 （2）中频逆器： 中频逆变器的频率一般为到十几（3）高频逆变器：高频逆变器的频率一般为十几K到。2、按逆变器输出的相数分可分为：（1）单相逆变器 （2）三相逆变器 （3）多相逆变器3、按照逆变器输出电能的去向分可分为：（1）有源逆变器 （2）无源逆变器备注：两种电路的不同主要是： 有源逆变电路的交流侧接电网， 即交流侧接有电源。 而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。4、按逆变器主电路的形式分可分为：（1）单端式逆变器（2）推挽式逆变器（3）半桥式逆变器（4）全桥式逆变器 5、按逆变器主开关器件的类型分可分为：（1）晶闸管逆变器（2）晶体管逆变器（3）场效应逆变器（4）绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器 6、按直流电源分可分为:（1）电压源型逆变器（VSI） （2）电流源型逆变器（CSI）7、按隔离方式光伏逆变器可分为：（1）独立光伏系统逆变器 独立逆变器包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源，太阳能路灯等带有蓄电池的独立发电系统。（2）并网光伏系统逆变器 并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。 除上述分类外，还有其他分类，自行了解。三、本站阳光SG500KTL逆变器设备技术性能介绍1、 本项目选用500kW的三相并网逆变器，型号：SG500KTL。原理：太阳能能量通过光伏组件转化为直流电力，经并网型光伏逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波交流电流 （备注：正弦交流电三要素：幅值，频率，初相角 .交流电压的标准公式是Um*sin(t+)其中包含了3个物理量:电压幅值Um，=2f，初相角）交流电压或电流之方程式: v(t)=Vmsin(t+) Vm:最大电压 i(t)=Imsin(t+) Im:最大电流 为角频率; =2f; f为波形之频率(单位为Hz) 频率f与周期T之关系 频率与周期是倒数关系;即F=1/T=2f，初相角例：U=Umsin(wt+)，当t=0时，U=0，所以初相位=0。 如果0点往左移到/2，当t=0时，U=Um，所以初相位=/2。 030456090180270360函数值0/6/4/3/23/22sin01/22/23/210-10cos13/22/21/20-101tan03/313/0/0SG500KTL光伏并网逆变器如下图所示，SG500KTL并网逆变器采用美国TI公司专用DSP控制芯片，主电路采用进口IGBT模块组装，运用三相桥式变换原理，将光伏阵列直流输出电压变换为高频三相斩波电压，经L-C-L滤波器滤波变成正弦波交流电，接入交流电网实现并网发电。原理介绍，产品结构及原理如下： 直流部分 全桥逆变 滤波和交流输出如图所示为SG500KTL的结构原理图，可大致分为直流部分、全桥逆变部分、交流滤波部分三大块。图中所示为某一时刻的电流流向，PV输出直流经过断路器、直流EMC滤波到达三相逆变桥，三相逆变桥通过开关管的通断，将直流稳定的正、负电压转换成PWM电压（备注：利用电子技术，通过一个开关，得到的一组方波脉冲。当使用积分技术处理这组脉冲，可以得到和电源电压成任何比例的稳定电压），再经过LC滤波之后把PWM电压滤成平滑的正弦信号输入电网。PWM电压直流电压正弦交流电压LC滤波电路介绍：三相逆变桥通过开关管的通断将直流电压“切割”成断续的正负电压信号，桥臂输出的电压信号只是可以等效为正弦波，要想达到并网的目的，还要通过后级的滤波电路，将其“过滤”为平滑的正弦信号。他是用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。逆变器采用的滤波一般为LC或LCL电路，为低通滤波电路，即允许低于一定频率范围内的信号成分正常通过，阻止高频成分通过。 L及C的参数决定了允许通过的频率范围。EMC滤波电路介绍：SG500KTL采用了直流EMC滤波器和交流EMC滤波器，以下对EMC滤波器做简单介绍。 EMC(Electromagnetic Compatibility)即电磁兼容性。电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。主要通过屏蔽的手段加以滤除。两者的区别：1、 EMC滤波器适用于抑制电网噪声和高谐波及开关电源所产生的噪声和高频谐波。LCL滤波器主要抑制10kHz以下谐波电流，EMC滤波器主要抑制10kHz以上谐波电流，从而在全频段内抑制谐波电流注入电网）。2、 实际上，前者是按滤波器功能区分的，即滤波器是为了满足设备的电磁兼容性而设计；而后者是按使用的元件类型区分的，即采用L、C元件搭建；因此二者无法从性能、作用上来进行比较；可以肯定的是，EMC滤波器基本上也就是通过LC电路来实现的，两者可以认为是一种器件单元，都是通过设计，利用R、L、C电路的组合，实现滤除无用信号的目的。上述图为光伏逆变器电路构成（1）输入电路 逆变器的输入电路主要为逆变器电路提供可正确保其正常工作的直流工作电压。（2）主逆变电路主逆变电路是逆变器的核心，它的主要作用是通过半导体开关器件的导通和关断完整逆变功能。逆变电路分隔离式和非隔离式的。 隔离与非隔离的区别：（备注：变压器将电能转化成磁能，再将磁能转化成电能，显然这一过程将导致能量损耗。一般数千瓦的小能量变压器导致的能量损失可达5%，甚至更高。因此，提高光伏并网系统效率的有效手段便是采用无变压器的非隔离型光伏并网逆变器的结构。 其实隔离和非隔离最终是看客户的需求，比如现在行业内通用的做法是：500KW及以上逆变器均未使用隔离变压器，即输出为270V；250KW及以下逆变器均标配隔离变压器，输出为380V。） 这样同等规格非隔离型逆变器，重量轻，价格低，效率高，有优势。 （3）输出电路逆变器的输出电路主要是对逆变器输出的交流电的波形，频率，电压，电流，相位等进行修正、补偿、调理、使之能满足使用要求。（4）控制电路 逆变器的控制电路主要是为了逆变电路提供一系列的控制脉冲，来控制开关器件的导通，与关断配合主逆变电路完成逆变功能。（5）辅助电路 辅助电路是将输入的电压转换成适合控制电路工作的直流电压，辅助电路还包括多种检测，显示电路，逆变器的显示功能主要有：直流输入电压和电流测量值，交流输出电压和电流测量值，逆变器的工作状态（运行，故障，停机）（6）保护电路 逆变器的保护电路主要有输入过压，欠压保护，输出过压，欠压保护，过载保护，过流和短路保护，接反保护，过热保护。1、逆变器功能介绍1） 、完善的控制策略 用户可通过以下3种方式对逆变器实施控制，包括各项功能实现及对应参数的设置等。1.1“远程”控制：仅可通过远端主控下达控制指令1.2“本地”控制：仅可通过LED液晶下达控制指令1.3“远程/本地”控制：可通过远端主控或LED液晶两种方式下达控制指令2） 、有功功率降额 光伏并网逆变器具有有功功率调节能力，能够接收电网调度部门远程发送的有功功率控制信号，并根据收到的调度指令控制其有功功率输出，确保逆变器最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值，以便在电网故障和特殊运行方式时保证电力系统稳定性。3） 、无功功率补偿 电站型光伏并网逆变器的功率因数能够在0.9（超前）0.9（滞后）范围内连续可调。在其无功输出范围内，逆变器可根据并网点电压水平调节无功输出，参与电网电压的调节。电网调度机构可远程设定其调节方式、参考电压、电压调差率等参数。合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力。 逆变器额定无功功率为242kVar，则输出无功=设定比例242kVar。如设定无功比例为+25%，则无论有功输出为多少，无功的输出均为+25%242=60.5kVar. 4）、低电压穿越功能根据国家电网公司企业标准Q/GDW 617-2011光伏电站接入电网技术规定，对于大型和中型光伏电站，并网逆变器必须具备低电压穿越功能，如下图所示：大型和中型光伏电站的低电压耐受能力要求由于在实际运行过程中，电网可能出现零电压的极端情况，所以今年中国电科院、国网电科院共同起草的光伏发电站接入电力系统技术规定送审稿中要求光伏电站低电压穿越功能中包含零电压穿越功能，如下图所示：光伏发电站的低电压穿越能力要求 光伏发电站并网点电压跌至0时，光伏发电站应不脱网连续运行0.15s； 光伏发电站并网点电压跌至曲线1以下时，光伏发电站可以从电网切出。 光伏并网逆变器具有耐受电压跌落的低电压穿越能力，避免在电网电压异常时脱离，起到支撑电网的作用。当并网点电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，逆变器保持并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，逆变器停止向电网送电。5） 、最大功率点跟踪策略太阳能的输出特性与电池板温度以及光照强度有强烈的关联性，具有很强的非线性特性，太阳能电池的输出特性会随着外界环境（例如温度、光照等）的改变而变化，所以为了更高效的利用太阳能电池，光伏逆变器必须随时能够快速跟踪上太阳能电池输出的最大功率点（MPPT），所有光伏发电系统都希望太阳电池阵列在同样日照、温度的条件下输出尽可能多的电能，这也就在理论上和实践上提出了太阳电池阵列的最大功率点跟踪。目前国内外很多学者相继研发出多种最大功率点跟踪方法：扰动观察法（P&O）、电导增量法（INCo）、间歇扫描法等多种搜索方法。（自行研究）6）、 保护功能： 1、直流过压保护 当光伏阵列的直流电压超过允许电压范围时，即直流电压大于最大直流电压时，逆变器会停止工作，同时发出告警信号，并且在液晶上显示故障类型。 2、电网过/欠压保护 当逆变器交流输出端电压超出允许范围时，逆变器停止向电网供电，同时发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。 3、频率异常保护 当逆变器检测到电网频率波动超出允许范围时，逆变器停止向电网供电，同时发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。 4、防孤岛效应保护孤岛效应：当电网供电因故障事故或停电维修而跳闸时，光伏并网发电系统及时检测出停电状态从而将自身切离电网，最终形成光伏并网发电系统和其相连的负载组成的一个自给发电的孤岛发电系统。防止孤岛效应的关键点是对电网断电的检测，通常采用被动式和主动式两种“孤岛效应”检测方法相结合来确认电网是否断电。一旦确认电网失电，均会在几个周期内将并网逆变器与电网断开并停止逆变器的运行。 孤岛保护流程图如下:被动式检测方法是指实时检测电网电压的幅值、频率和相位，当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电。主动式检测方法是指主动对电网发出周期性的干扰信号（包括频率偏移或无功扰动方法），通过检测反馈信号来判断电网是否失电。当电网有电时，由于电网容量很大，该扰动不会使得电网的频率和电压发生变化；当电网失电时，该扰动将会引起孤岛电网的电压和频率发生较大变化，从而判断出电网处于失电状态。当逆变器并网运行时，CPU控制器需不断地判断是否处于孤岛状态，若判断为孤岛状态，逆变器将在0.2秒内停机同时发出故障告警信号。当电网恢复正常并持续5min后，逆变器重新并网。危害：1）、当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网光伏电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故。2）、当电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，导致设备损坏。 5、极性反接保护 当光伏方阵的极性接反时，逆变器能迅速保护而不会被损坏，极性正接后，逆变器能正常工作。 6、过载保护 当光伏阵列输出的功率超过逆变器允许的最大直流输入功率时，逆变器将会限流工作在允许的最大交流输出功率处，在持续工作7小时或温度超过允许值的任何一种情况下，逆变器应停止向电网供电，恢复正常后，逆变器应能正常工作。 7、接地保护（漏电） 逆变器具有接地保护功能，接地电缆安置了漏电流传感器，当检测到漏电流超过5A（此值可通过液晶进行修改设置）时，系统立刻发出指令，使机器停止运行，并且在液晶上显示故障类型 8、模块过温保护 逆变器的IGBT模块使用了高精度的温度传感器，能够实时检测模块温度，当温度出现过高情况(108）是，DSP将发出指令，是逆变器停止运行或降额输出，以保护设备的稳定运行。 9、机内过温保护 逆变器内部使用了高精度温度传感器，能当温度出现过高（55）情况是，DSP将发出指令，是逆变器停止运行或降额输出，以保护设备的稳定运行。4、 逆变器的运行模式介绍 模式转换图 从通电开始，逆变器在不同的工作模式间不断地转换，见下图。停机 逆变器的初始状态。此时，逆变器本身的交直流侧断路器位于 OFF 位置 其前后级连 接均为断开状态，机器自身不带电。 初始待机 当逆变器的前后各级连接均已闭合，逆变器本身的交直流侧断路器旋至 0N位 置时， 便处于 初始待机模式。在此模式下，逆变器会不断检测光伏阵列和电网是否满足并网运行的条件。当逆变器直流消认电压高于启动电压且达到启动时间要求，同时电网侧各项参数也满足要求时，逆变器由 初始钎酣 模式转入 启动叫 模式。 启动中 逆变器由 初始待机模式转入 运行模式的短暂过渡过程。此模式结束后，逆变器 即可开始并网发电。运行 在此模式下，逆变器一直以MppT方式将 来自光伏阵列的直流电变换为交流电后馈入电 网。 逆变器采用MppT方式可保证随时从光伏阵列获得最大的可用能量 力口以转换。 待机 在运行模式下，如果直流侧电流很小(近似于0A)并保持 一段时间，逆变器会从运 行模式转为待机 模式。 故障 当光伏并网发电系统出现故障时，逆变器会停止运行并进入故障模式，同时，系统此时会持续监测故障是否消除，如果未消除，则保持故障模式，如果消除，将会转入运行模式5、 产品外观介绍 LED指示灯：如上图介绍6、 逆变器操作七、逆变器参数。表3.2.1-1 并网逆变器主要参数表序号名 称要 求1额定容量500kW2型式无隔离变压器3最大阵列开路电压DC1000V4额定交流输出功率500kW5最