山东离网逆变器保养

在固定电压的直流光伏发电系统中,光伏组件和什么在什么的控制下,输出单一固？

       　1.光伏发电的类别

       光伏发电一般按照与电力系统的关系分类，可以分为独立光伏发电和并网光伏发电。独立光伏发电不与电力系统连接在一起，独立于整个系统，发出的直流、交流电直接供给负载。而并网光伏发电则像发电站一样，可以向电网输送有功、无功的电能。

       2. 独立光伏发电的基本原理

       独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载（直流负载和交流负载）组成。因为太阳能电池产生的电能为直流，但是由于光照强度实时变化，太阳能电池输出的电压也不稳定，这时也需要蓄电池来起到一个滤波的作用，将太阳能电池产生的电压稳定在蓄电池的电压值上，在另外一种意义上，用蓄电池也有储能的作用，可以将过剩的电能储存起来供在光照强度较低的时候使用。如果是直流负载就可以直接接在蓄电池上工作，如果是交流负载，那么需要经过逆变器的DC-AC 变换，将直流电变成交流电，供给交流负载。

       3.并网光伏发电的基本原理

       独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载组成。因为需要将光伏发出来的电回馈给电网，这就需要将直流电转换为电网要求的220V、50HZ 的交流电，并且在相同相位的情况下并网，像电网供电。

       无论是独立光伏发电系统还是并网光伏发电系统，逆变系统对于交流负载和并网发电都是必不可少的，接下来我们主要就光伏分布发电中的逆变系统的相关设计进行研究。

       4. 光伏发电逆变系统设计

       4.1 光伏发电逆变系统的组成

       光伏发电系统主要由太阳能电池、主回路、控制电路和负载组成。主回路主要包括DC/DC 电路、DC/AC 电路、滤波器组件。下面主要对于主回路部分的设计做介绍，其中包括主回路的拓扑结构进行分析，介绍一下全桥逆变电路的工作原理以及逆变器模块的选型，以及相关保护的设计。

       4.2 光伏发电逆变系统的拓扑结构

       通常单相电压型逆变器主要分为推挽式、半桥和全桥逆变电路三种。这三种方式根据其不同的特点应用于不同的场合。

       推挽式逆变电路的电路结构比较简单，如图3-1 所示。其上电路只需要两个晶闸管，基极驱动电路不需要隔离，驱动电路比较简单，但是晶闸管需要承受2 倍的线路峰值电压，所以适合于低输入电压的场合应用。

       同时变压器存在偏磁现象，初级绕组有中心抽头，流过的电流有效值和铜耗较大，初级绕阻两部分应紧密藕合，绕制工艺复杂。因为推挽式逆变电路对于晶闸管的耐压要求比较高，不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。

       相比于推挽式逆变电路，单相半桥式逆变电路中所使用的晶闸管的耐压要求就相对较低，不会有线电压峰值2 倍这么多，绝对不会超过线电压峰值。其逆变出来的波形也相对推挽式比较接近于正弦波，所以滤波的要求也相对较低。由于晶闸管的饱和压降减小到了最小，所以不是最重要的影响因素之一。但是由于半桥式逆变电路的结构决定其集电极电流在晶闸管导通时会增加一倍，使得在晶闸管选型的过程中，要考虑大电流、承受高压的情况，就难免会因为其价格昂贵，所以不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。

       全桥式逆变电路就是介于推挽式和半桥式之间，兼顾其各自优点的一种逆变电路。其既有推挽式电路的电流性质，也有半桥式电路的电压性质，其结构详见图3-3 所示。全桥式电路可以使得晶闸管期间达到最大输出功率，而且其逆变出来的波形更加接近于正弦波。所以，这次这次光伏发电的逆变系统主回路选用了全桥式逆变电路。

       其中VT1-VT4 为晶闸管，VD1-VD4 为四个反向并联的二极管。下面详细介绍一下全桥逆变电路的工作原理。

       4.3 全桥逆变电路的工作原理

       首先，VT1 和VT4 是一对同时开关的晶闸管，VT2 和VT3 是另外一对同时开关的晶闸管，VT1、VT4,VT2、VT3各受两路控制电压的控制。首先，VT2、VT3 的控制电压为负值，那么VT2、VT3 关断，处于截止状态。VT1、VT4 的的控制电压为正值，那么VT1、VT4 导通，电流流通路径如图3-4 所示。如果忽略晶闸管自身的压降，那么输出电压就等于Uout=EN2/N1.

       然后，VT1、VT4 关断，四个功率开关都处于截止状态。

       第三个时刻，VT1、VT4 的控制电压为负值，那么VT1、VT4 关断，处于截止状态。VT2、VT3 的的控制电压为正值，那么VT2、VT3 导通，电流流通路径如图3-5 所示。如果忽略晶闸管自身的压降，那么输出电压就等于Uout=-EN2/N1.

       最后，VT2、VT3 关断，四个功率开关都处于截止状态。

       这就是一个周期内，晶闸管的开关变化情况。按照这种工作方式，则可以获得交变的电压。

       4.4 逆变器的设计

       逆变器组件的设计根据某地的用户载荷分析，用户的用电载荷平均大概为3.2kW.根据某地全年品均月辐照强度5.4KWh/m/ 天。总共需要的电池板方阵功率计算公式为：

       Wl :负载的消耗功率F :蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）Tm :峰值日照时数，其值与辐照强度的值基本相同，这里取3.6h:方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数，通常可取0.9~0.95:方阵组合损失和对最大功率点偏离以及控制器效率的修正系数，通常可取0.9~0.95L :蓄电池的维修保养率（通常取0.8）Ka :包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7,如逆变器效率高可取0.8）本方案选用230W 的单晶硅电池板，则总共需要8 块，总功率为1.84Kw .

       由于当地的用电电压为22OV,所以选择输出电压为22OV的离网逆变器，经过用户用电器统计可知，用户的最大功率约为716W, 考虑到用户负载中有感性负载，在启动过程时有较大的冲击电流，同时考虑系统的临时增加负载的情况，所以逆变器功率应相对选择较大的。在逆变系统中要求系统响应快，可靠性高，保护功能强等。本次设计的逆变电路中蓄电池通过DC/DC 变换最大提供给逆变器400V 的直流电压，所以单个晶闸管所承受的最大耐压也为400V,考虑到电压波动和留一定的余量的关系，最终将晶闸管的最大耐压设定在150% 的输入最大输入电压，那就是600V.

       逆变器的额定输出功率为3kW,输出电流的峰值为18A,隔离变压器的变压比为1 :1.考虑到留有一定的余量，每个晶闸管的耐流值设定在30A.然后我们就可以进行选型了。

       最后，选择了PM200CLA060 型号的三菱公司出品的IPM模块，其耐压600V,耐流200A,符合我这次设计的光伏发电逆变系统对于模块的要求。

       4.5 逆变器支流侧电容的设计

       对于分布式光伏发电系统，其直流侧需要增加电容保证直流侧电压稳定，不出现电压突变。那么需要设计出符合以下公式要求的电容。

       其中P 为太阳能电池的输出功率，按照此项目每块太阳能电池的输出功率80W±3% 计算，那么40 块太阳能电池组成的阵列，其输出功率可达3.2KW.

       f 为电网的频率，取50Hz.

       K 为波纹系数，取0.1.

       U 为直流母线电压，取400V.

       所以，我们只要选用大于1273.89 的电容即可，我选用2200.由于考虑到直流侧电压为400V,那么选择500V/2200的电解电容。

       4.6 交流输出滤波电路设计

       由单相全桥逆变电路逆变出来的电压不是标准的正弦波，而是直流斩波电压。如下图所示。

       为了使得输出的波形更加接近正弦波，以保证负载和电网获得高质量的电能，滤波电路是影响波形输出的一个重要环节。在滤波电路的设计中最重要的就是电感和电容的设计。

       其中，由于逆变器的输出为220V/3kVA,那么所以Poutmax=3kVA.Uout=220V.

       设定逆变器效率为96%.波纹电流系数为17%.

       那么而电容的设计如下：

       其中K 为谐振频率/ 基波频率，设定为12.

       f 为基波频率，就是50Hz.那么所以根据设计数据，滤波电容选择40,滤波电感选择2。

光伏离网系统设计

       ç¦»ç½‘光伏系统的设计内容不少，但主要是蓄电池容量和电池板功率的设计

       1，用电器的功率100KWh/天。连续阴雨天为3天，即要求蓄电池容量至少是300kwh.根据C=D*F*P0/L*U*K，

       C：蓄电池容量[kwh]

        D:最长无日照间用电时间[h]

        F:蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）

        Po:平均负荷容量[kw]

        L:蓄电池的维修保养率（通常取0.8）

        U:蓄电池的放电深度（通常取0.5）

       å¯ä»¥ç®—出蓄电池容量，结果大于300kwh

       2，用电器的功率100KWh/天，交流电压为220V，日照时长为5.67个小时

       ç”µæ± æ¿æ–¹é˜µå®¹é‡çš„设计

        P=w1*f/(Tm*n2*n3*L*Ka)

        w1:负载的消耗功率

        F：蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）

        Tm:峰值日照时数

        n2:方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数，通常取0.9--0.95）

        n3:方阵组合损失和对最大功率点偏离以及控制器效率的修正系数，通常取（0.9--0.95）

        Ka:包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7）

       å¯ä»¥ç®—出电池板方阵容量

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       多级式微型逆变器：两级式逆变器首先通过DC/DC升压环节对光伏电池输出电压升高至大于网侧峰值的电压值，并进行大功率，然后通过后级逆变器转换为并网交流电。有研究探究了一种基于移向全桥软开关电路的微型逆变器，该电路前侧采用基于全桥DC/DC变换器进行升压，后级为电流型逆变器，该逆变器整体均采取小容值电容，且运用软开关技术进一步提升效率。文中指出逆变器的峰值效率为89%。拓扑对比分析基于改进型功率解耦方案的微型逆变器具有更高的可靠性，也是目前微型逆变器研究的重点。然而该类型微型逆变器仍然存在电路结构较为复杂，效率普遍不高的缺点。部分微型逆变器拓扑对比，可知：1)在单级式微型逆变器中，上海微型逆变器，引入附加的功率解耦电路后，上海微型逆变器，虽然能够有效二次功率扰动，使得微型逆变器具有较长的工作寿命成为可能，但同时不可避免地增加了设备的体积和成本，上海微型逆变器，降低设备的整体效率，控制和电路拓扑都变得复杂。国内光伏市场崛起 厂商争相布局微型逆变器市场.上海微型逆变器

       太阳能光伏微型逆变器是一种转换直流从单一太阳能电池组件至交流电的装置。微型逆变器的直流电源转换是从一个单一的太阳能模块交流，各个太阳能电池模块配备逆变器及转换器功能，每块组件可单独进行电流的转化，所以这被称之为“微型逆变器”。微型逆变器能够在组件级实现比较大功率点（MPPT），拥有超越集中式逆变器的优势。这样可以通过对各模块的输出功率进行优化，使得整体的输出功率比较大化。此外，与通信功能组合，还可用于监视各个模块的状态，检测出出现故障的模块。根据是否有储能电池，分为并网微逆和离网微逆；根据输出电压，分为单相微逆和三相微逆。微逆变器技术提出将逆变器直接与单个光伏组件集成，为每个光伏组件单独配备一个具备交直流转换功能和比较大功率点跟进功能的逆变器模块，将光伏组件发出的电能直接转换成交流电能供交流负载使用或传输到电网。当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在比较好工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。江西微型逆变器质量保证据智新咨询发布光伏逆变器5月出口报告，2020年5月，我国光伏逆变器出口出货量达，出口总额。

       微型逆变器系统岩芯电子的微型逆变器是一种应用于单个光伏组件的小型并网逆变器，采用岩芯微逆变器构成的分布式光伏并网系统主要包括以下几个部分：微型逆变器；智能交流汇流箱；网页及数据服务器；基于网页形式的监控和数据分析；1.光伏组件发出直流电。2.微型逆变器转化成交流电，效率可达96%。3.接入监控设备，防雷保护。4.为家庭负载供电。5.通过SMU通讯模块访问网页，查看系统发电状态。6.多余的电量可以卖给电网。详细了解可以留言或者电话进行咨询。

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       替换逆变器按照以下步骤：将被替换的逆变器从支架上拆除。安装新的逆变器。记录被替换的逆变器和新逆变器的序列号。将交流总线和连接接线盒的交流线缆通过的连接器连接到一起。闭合汇流箱各支路的断路器及主断路器。在SMU上启动一次设备重新扫描的操作，新安装的逆变器信息将被扫描进系统。更新网页逆变器安装位置信息，用新的逆变器序列号替代被替换的逆变器。逆变器上有一个双色LED灯，用于指示系统工作状态。启动时LED灯指示，在逆变器直流端供电后，LED指示灯短间隔形式闪烁5下绿色表示系统初始化完成。如果系统初始化失败或直流输入电压不达标，将闪烁红色LED灯。在安装时在交流端上电前，如果LED灯绿色长亮表示逆变器四路通道输入正常，如果绿灯闪烁表示有一路输入不正常。这个指示时间会持续10分钟。工作时LED灯指示1）四个通道的输入均正常运行，且电力线载波通讯正常时，绿色LED常亮。2）四个通道的输入均正常运行，但无法进行电力线载波通讯时，**LED常亮。3）四个通道中有没有正常运行的通道，绿色LED闪烁。4）系统无法并网时，红色LED以短间隔形式闪烁。故障指示：系统故障时，将通过闪烁红色LED灯进行指示。指示灯闪烁间隔有，分别为短闪烁和长闪烁。一种多输入端口的多电平高频逆变器。光伏微型逆变器服务商

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       微逆变器技术提出将逆变器直接与单个光伏组件集成，为每个光伏组件单独配备一个具备交直流转换功能和最大功率点功能的逆变器模块，将光伏组件发出的电能直接转换成交流电能供交流负载使用或传输到电网。当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在比较好工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。在实际应用中，若组串型逆变器出现故障，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器故障造成的影响相当之小。微型逆变器几大优点1、尽量提高每一逆变电源模块的发电量，大功率，由于对单块组件的最大功率点进行，可提高光伏系统的发电量，可提高25%。2、通过调整每一排光电板的电压和电流，直至全部取得平衡，以免系统出现失配。3、此外，每一模块都具备监控功能，降低系统的维护成本，操作更加稳定可靠。4、配置灵活，在家用市场可以按照用户财力安装光伏电池大小。5、无高压电、更安全，安装简单，更快捷，维护安装成本低廉，对安装服务商依赖性减少，使太阳能发电系统能由用户DIY。6、成本与集中式逆变器相比成本相当，甚至更低。上海微型逆变器

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