发布时间：2024-05-25 11:50:18 人气：
逆变器的heric结构到底是什么意思
首先：heric的字面意思就是Highly Efficient Reliable Inverter Concept，一种高效可靠的逆变器概念；
再者：heric逆变器也是非隔离的拓扑结构！传统的光伏并网逆变器都是采用变压器来进行电隔离，以此保障人身安全，但是这样大大降低了系统效率。heric就是一种无变压器光伏逆变器拓扑，该拓扑是在H桥的桥臂两端加上两个反向的开关管进行续流，以达到续流阶段电网与光伏电池隔离的目的。
光伏逆变器的核心组成模块有哪些？
光伏逆变器的核心组成模块主要包括以下几部分：
1. 直流-直流（DC-DC）转换器：此模块主要是针对来自太阳能面板的电压进行控制，以保证其工作在最大功率点（Maximum Power Point，简称MPP）附近，获取尽可能高的能源利用率。这个过程也被称为最大功率点跟踪（MPPT）。
2. 直流-交流（DC-AC）转换器：此模块负责将最大功率点跟踪后的直流电转换为可以供给电网使用或家用电气设备使用的交流电。
3. 滤波器：此模块主要用于滤除转换过程中产生的高频谐波，保证输出交流电的质量。
4. 控制系统：逆变器的核心部分之一，负责整个逆变器的运行控制，包括最大功率点跟踪（MPPT）、保护功能的实现、与电网之间的无缝对接以及和用户或者运维人员的通信接口等功能。
5. 保护系统：对于过温、过压、过载、短路以及反向电流等异常情况，逆变器都设有相应的保护功能，保证设备和人员的安全。
6. 电网适配模块：主要负责与电网的无缝连接，包括反馈方案使得逆变器可以在失网或者电网故障的情况下正确地断开连接。
以上这些部分共同构成了光伏逆变器的核心组成，其中每个模块都扮演着至关重要的角色。
什么是光伏逆变器
摘要：光伏逆变器（PVinverter或solarinverter）可以将光伏（PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡（BOS）之一，可以配合一般交流供电的设备使用。下面来了解一下光伏逆变器的知识！一、什么是光伏逆变器
逆变器又称电源调整器，根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和并网用二种。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变变压器型逆变器。
二、结构原理
逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关（ON-OFF），使直流输入变成交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。
三、逆变器的元器件构成
1、电流传感器
对于电流传感器要求精度高、响应时间快，而且耐低温、高温等环境要求，目前国内很多厂家都用开环电流传感器来取代闭环电流传感器，如：JCE1000-AXS、JCE1500-AXS、JCE2000-AXS等
2、电流互感器
一般采用BRS系列电流互感器，从几百到几千A不等，输出信号一般采用0-5A为标准
3、电抗器
三、功能
1、自动运行和停机功能
早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输出也随之增大，当达到逆变器工作所需的输出功率后，逆变器即自动开始运行。进入运行后，逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出，只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率，逆变器就持续运行；直到日落停机，即使阴雨天逆变器也能运行。当太阳电池组件输出变小，逆变器输出接近0时，逆变器便形成待机状态。
2、最大功率跟踪控制功能
太阳能电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度（芯片温度）而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是在变化的。相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一功能。
四、选购步骤及方法
1、功率
一般根据系统的要求配置对应功率段的逆变器，选型的逆变器的功率应该与太阳能电池方阵的最大功率匹配，一般选取光伏逆变器的额定输出功率与输入总功率相近左右，这样可以节约成本。
2、关键技术指标
1）选择合适的输入输出电压范围，确保产品的最优组合。
2）逆变器的欧洲效率：它的高低将直接影响到光伏发电系统的设计成本与发电效率。
3）太阳电池方阵最大功率跟踪功能（MPPT）及其效率。
4）应注意所选用的逆变器应有基本的保护功能，如过流/短路保护、过功率保护，过温保护，防雷保护、孤岛保护等功能。
5）逆变器输出电流波形畸变率（THD%）要低于4%。
3、认证标准
作为光伏电站的核心设备，为保证电站的稳定、可靠、持续运行，并网逆变器必须有很高的可靠性。它应具有销售目的地的安规认证，电磁兼容认证，及各国并网认证：（以欧洲为例）
安规：EN62109-1，EN62109-2
电磁兼容:EN61000-6-1,EN61000-6-2,EN61000-6-3,EN61000-6-4
并网认证:VDE0126-1-1(德国)
4、品牌与服务
建议购买目前市场上口碑不错的品牌，因为一般品牌形象好的公司，通常会在技术，以及维修服务上有较大的投资，能满足对客户的承诺。
光伏逆变器的结构原理
逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关（ON-OFF），使直流输入变成交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。 元器件的构成：1、电流传感器
光伏逆变器一般采用霍尔电流传感器来进行电流采样，从小功率到大功率所采用的电流传感器形式不一，列举一些例子如下：
100KW：检测电流是300A左右，一般都会采用JCE308-TS7电流传感器
250KW：检测电流是500A左右，一般都会采用JCE508-TS6电流传感器
500KW：检测电流是1000A左右，一般会采用JCE1005-FS电流传感器
1MW：检测电流是2000A左右，一般会采用JCE2005-FS电流传感器
对于电流传感器要求精度高、响应时间快，而且耐低温、高温等环境要求，目前国内很多厂家都用开环电流传感器来取代闭环电流传感器，如：JCE1000-AXS、JCE1500-AXS、JCE2000-AXS等
2、电流互感器
一般采用BRS系列电流互感器，从几百到几千A不等，输出信号一般采用0-5A为标准
3、电抗器
家用太阳能发电系统逆变器的电路结构包括什么变压器形式
光伏发电逆变器主电路
太阳能电池一般是电压源，因此逆变器的主电路采用电压型，太阳能光伏发电系统用逆变器的三种主电路形式如图1所示。图1（a）是采用工频变压器主电路形式，采用工频变压器使输入与输出隔离，主电路和控制电路简单。为了追求效率，减少空载损耗，工频变压器的工作磁通密度选得比较低，因此重量大，约占逆变器的总重量的50％左右，逆变器外形尺寸大，是最早的一种逆变器主要形式。
图1：逆变器主电路图
图1（b）是高频变压器主电路形式，采用高频变压器使输入与输出隔离，体积小，重量轻。主电路分为高频逆变和工频逆变两部分，比较复杂，是20世纪90年代比较流行的主电路方式。
图1(b)
图1（c）是无变压器主电路形式，不采用变压器进行输入与输出隔离，只要采取适当措施，同样可保证主电路和控制电路运行的安全性，体积最小，重量轻，而且效率高，成本也较低。主电路包括升压部分和采用高频SPWM的逆变部分，比工频变压器主电路形式要复杂，但是适应输入直流电压范围宽，有利于与太阳能电池进行匹配。尽管由于天气等因素使太阳能电池输出电压发生变化，但有了升压部分，可以保证逆变部分输入电压比较稳定。将成为今后主要的主电路流行方式。
图1(c)
为了使无变压器主电路形式安全运行，必须采取一定的技术措施：首先要使太阳能电池对地电压保持稳定；其次，为了防止太阳能电池接地造成主电路损坏，应检测太阳能电池正极和负极的接地电流（通过零相互感器），如果不平衡电流超过规定值，说明太阳能电池有可能接地，接地保护立即动作，切断主电路输出，停止工作。由于无变压器主电路形式没有变压器对输入与输出隔离，因此逆变器输入端的太阳能电池的正负极不能直接接地，输出的单相三线制中性点接地，因太阳能电池面积大，对地有等效电容存在（正极等效电容和负极等效电容）。该等效电电容将在工作中出现充放电电流，其低频部分有可能使供电电路中的漏电开关误动作而造成停电，其高频部分将通过配电线路对其它用电设备造成电磁干扰，而影响其它用电设备正常工作。对这种对地等效电容电流必须在主电路加电感L1与电容C1组成的滤波器进行抑制，特别是抑制高频部分。而工频部分，可以通过控制逆变器开关方式来消除。当然在太阳能电池与主电路之间，还应当设置共模滤波器，防止对太阳能电池的电磁干扰。
2.电力电子器件
用于太阳能光伏发电系统逆变器（含输入直流斩波级）的功率半导体器件主要有MOSFET、IGBT、超结MOSFET。其中MOSFET速度最快，但成本也最高。与此相对的IGBT则开关速度较慢，但具有较高的电流密度，从而价格便宜并适用于大电流的应用场合。超结MOSFET介于两者之间，是一种性能价格折中的产品，在实际设计中被广为应用。概括地说，选用哪类器件取决于成本、效率的要求并兼顾开关频率。如果要求硬开关在100kHz以上，一般只有MOSFET能够胜任。在较低频段如15kHz，如没有特殊的效率要求，则选择IGBT。在此之间的频率，则取决于设计中对转换效率和成本的具体要求。系统效率和成本之间作为一对矛盾，设计中将根据其相应关系对照目标系统要求确定最贴近系统要求的元件型号。表1为三种半导体开关器件的功率损耗，为了便于比较，各参数均以MOSFET情况作归一化处理，超结MOSFET工艺目前没有超过900V的器件。
除去以上最典型的三类全控开关器件，业界有像碳化硅二极管和ESBT等基于新材料和新工艺的产品。它们目前的价格还比较高，主要应用于对太阳能光伏发电效率有特殊要求的场合。但随着生产工艺的不断进步和器件单价的下降，这类器件也将逐步变为主流产品，甚至替代上述的某一类器件。
以下为两种可运用的于特殊光伏发电场合的逆变器：
（1）单相全桥混合器件模块与三电平混合器件模块
混合单相全桥功率模块，是专用于光伏发电系统中单相逆变的产品，配合以单极型调制方法，每个桥臂的两只开关管分别工作在完全相异开关频率范围，上管总是在工频切换通断状态，而下管总是在脉宽调制频率下动作。根据这种工作特点，上管选用相对便宜的门极沟道型(Trench)IGBT以优化通态损耗，而下管可选择非穿通型(NPT)IGBT以减少开关损耗。这种拓扑结构不但保障了最高系统转换效率还降低了整个逆变设备的成本。图3给出了不同器件搭配的转换效率曲线以印证这种功率模块的优越性。可以发现，这种混合器件配置在不同负载下能实现98%以上的转换效率。
在美高森美的三电平逆变模块中，也引入了混合器件机制，充分利用两端器件开关频率远高于中间相邻两器件。因而APTCV60系列三电平模块两端使用超结MOSFET，中间为IGBT的结构，可进一步提高效率。
（2）ESBT
ESBT是应用于太阳能光伏发电系统中的一种新型高电压快速开关器件，它兼顾了IGBT和MOSFET的优点，不仅电压耐量高于MOSFET，而且损耗小于快速IGBT器件。美高森美即将推向市场的ESBT太阳能升压斩波器模块，集成了碳化硅二极管和ESBT，面向5kW～205kW的超高效率升压应用。其电压为1200V，集电极和发射极间饱和通态电压很低（接近1V），优化开关频率在30kHz～40kHz之间，可选择单芯片模块或双芯片模块封装。实验表明，这种功率模块比目前市场上对应的IGBT模块减少40%的损耗。根据6kW的参考设计实验结果，此模块在50%至满负载之间，转换效率比最快的IGBT器件要提高至少0.6个百分点。因此，在碳化硅全控器件的价格下降到可接受的范围之前，对于超高效率的太阳能光伏功率变换应用，ESBT将是优选开关器件。
光伏发电系统逆变器原理
目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如12V、24V、48V等），很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用成熟的市场模式，今后交流光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。光伏发电系统对逆变电源的要求采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变器四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变器是关键部件。光伏发电系统对逆变器要求较高：
1．要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。
2．要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。
3．要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V蓄电池，其端电压可在10V～16V之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。
4．在中、大容量的太阳能光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要求，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦波电流。逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如12V、24V，就必须设计升压电路。中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种，推挽电路，将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。
另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器，由于升压变压器体积大，效率低，价格也较贵，随着电力电子技术和微电子技术的发展，采用高频升压变换技术实现逆变，可实现高功率密度逆变，这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构，但工作频率均在20KHz以上，升压变压器采用高频磁芯材料，因而体积小、重量轻，高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电，又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在300V以上）再通过工频逆变电路实现逆变。采用该电路结构，使逆变器功率大大提高，逆变器的空载损耗也相应降低，效率得到提高，该电路的缺点是电路复杂，可靠性比上述两种电路低。
光伏发电逆变器原理方框图
逆变器是一种把直流电能(电池、蓄电池)转变成交流电(一般为220伏50HZ正弦波或方波)的装置。我们常见的应急电源，一般都是把直流电瓶逆变成220V交流的。简单来讲，逆变器就是一种将直流电转化为交流电的装置。性能优良的家用逆变电源电路图
这种设计，材料易取，输出功率150W，本电路设计频率为300HZ左右，目的是缩小逆变变压器的体积、重量、输出波形方波。这款逆变电源可以用在停电时家庭照明，电子镇流器的日光灯，开关电源的家用电器等其他方面。这款逆变器较为容易制作，可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压，电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动，再通过BG1和BG2驱动，来控制BG6和BG7工作。其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电，这样可以使输出频率比较稳定。在制作时，变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。可根据需要，选择适当的12V蓄电池容量。
高效率的正弦波逆变器电器图
该电路用12V电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取ICL7660或MAX1044。运放1产生50Hz正弦波作为基准信号。运放2作为反相器。运放3和运放4作为迟滞比较器。其实运放3和开关管1构成的是比例开关电源。运放4和开关管2也同样。它的开关频率不稳定。在运放1输出信号为正相时，运放3和开关管工作。这时运放2输出的是负相。这时运放4的正输入端的电位(恒为0)总比负输入端的电位高，所以运放4输出恒为1，开关管关闭。在运放1输出为负相时，则相反。这就实现了两开关管交替工作。
当基准信号比检测信号，也即是运放3或4的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时，比较器输出0，开关管开，随之检测信号迅速提高，当检测信号比基准信号高一微小值时，比较器输出1，开关管关。这里要注意的是，在电路翻转时比较器有个正反馈过程，这是迟滞比较器的特点。比如说在基准信号比检测信号低的前提下，随着它们的差值不断地靠近，在它们相等的瞬间，基准信号马上比检测信号高出一定值。这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为0.1~0.2V。
C3，C4的作用是为了让频率较高的开关续流电流通过，而对频率较低的50Hz信号产生较大的阻抗。C5由公式：50=算出。L一般为70H，制作时最好测一下。这样C为0.15μ左右。R4与R3的比值要严格等于0.5，大了波形失真明显，小了不能起振，但是宁可大一些，不可小。开关管的最大电流为：I==25A。
现有的逆变器，有方波输出和正弦波输出两种。方波输出的逆变器效率高，对于采用正弦波电源设计的电器来说，除少数电器不适用外大多数电器都可适用，正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点，却存在效率低的缺点，如何选择这就需要根据自己的需求了。
简述逆变器的选型
光伏并网逆变器的常见类型
目前我国光伏电站采用的逆变器结构主要有：集中式光伏逆变器系统、组串式光伏逆变器系统、集散式光伏逆变器系统以及微型逆变器等。下面简单介绍一下集中式逆变器和组串式逆变器的的特点（后期会陆续介绍其他类型的逆变器）：
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1.1集中式光伏逆变器
集中式光伏逆变系统是大型光伏电站普遍采用的电能变换装置，也是目前最为成熟的技术方案之一。集中式光伏逆变系统采用一路最大功率点跟踪（MPPT）输入，集中MPPT寻优、集中逆变输出，
集中式逆变器是将很多光伏组串经过汇流后连接到逆变器直流输入端，集中完成将直流电转换为交流电的设备。集中式逆变器通常使用单级两电平三相全桥拓扑结构，大功率IGBT和SVPWM调制算法，通过DSP控制IGBT发出两电平方波，通过LCL或LC滤波器滤波后输出满足标准要求的正弦波。
集中式逆变器常见的输出功率为500kW、630kW，以500kW集中式逆变器应用业绩最多，集中式逆变器转换效率通常＞98.3%，中国效率＞97.5%，每台逆变器具有1路MPPT，MPPT电压跟踪范围为500V~850V，2台逆变器组成1MW方阵，通过一个双分裂绕组变压器升压后接入35kV中压电网。
目前国内还有最新的直流1500V集中式逆变器，单价功率1.25~3.125MW，采用逆变升压一体结构，组成2.5MW~6.4MW的发电系统，适合目前平价电站的建设。
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集中式逆变器的优点：
1、安装相对简单，更方便维护。
2、该逆变系统采用单级式控制方式，控制相对简洁，相关技术比较成熟，单位系统造价低。
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集中式逆变器的缺点：
单台集中式光伏逆变器仅具备一路MPPT路数，针对光伏电池板组件之间存在的匹配偏差，无法做到对每一光伏电池板组串精确地跟踪控制，造成电池板利用效率降低。特别是山地电站的大规模涌现，其应用场景受地形限制，无法保证所有组串朝向、倾角按照最优方式配置，单路MPPT方案的集中式光伏逆变器很难满足现场应用要求。
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1.2组串式光伏逆变器
组串式光伏逆变系统最初是针对屋顶光伏等小型光伏发电系统设计的，可直接接入低压电网，不需要隔离变压器或升压变压器，特别适合于低压并网的分布式光伏发电。
为了更好地解决光伏电池板组件“失配”造成的发电量的损失，在大型光伏电站中也出现了以小功率组串式光伏逆变器组成的光伏逆变系统，通过对光伏电池板组件子方阵的分散MPPT优化，交流汇接并联后集中升压并网，从而较好的解决了大型光伏电站因光伏电池板组件“失配”导致的发电量损失。
组串式逆变器是基于模块化的概念，将光伏方阵中的每个光伏组串连接至指定逆变器的直流输入端，各自完成将直流电转换为交流电的设备。组串式逆变器通常使用两级三电平三相全桥拓扑结构，选用中小功率IGBT和SVPWM调制算法，通过DSP控制IGBT发出三电平方波，通过LCL或LC滤波器滤波后输出满足标准的正弦波。
组串式逆变器常见的输出功率为1~10kW、20kW~40kW、50kW~80kW，逆变器的最大转换效率为98%以上，中国效率高达98.4%以上，每台逆变器具有多路的MPPT，MPPT电压范围通常为200V~1000V（1~5kW小功率逆变器的MPPT范围一般是80V~500V，直接接入用户电网侧），通过交流汇流后经双绕组变压器接入35kV中压电网。
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