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逆变器孤岛保护与低电压穿越功能解耦

逆变器孤岛保护与低电压穿越功能解耦

逆变器在并网运行时，孤岛保护与低电压穿越是两个重要的功能，它们各自承担着不同的保护任务。为了实现这两个功能的解耦，需要明确它们的工作原理、触发条件以及相互之间的逻辑关系。

一、孤岛保护

孤岛保护是逆变器在并网运行时，为了防止因电网故障或其他原因导致的孤岛效应（即逆变器继续向局部电网供电，而该局部电网与主电网已经断开连接）而设置的一种保护措施。孤岛保护主要通过以下两种方式实现：

主动式孤岛保护：通过频率偏移、无功扰动等方式主动检测孤岛状态。当逆变器检测到电网频率或无功功率发生异常变化时，会判断自身是否处于孤岛状态。被动式孤岛保护：通过检测电网电压频率和电网电压幅值是否超出规定值来判断孤岛状态。当逆变器检测到电网电压频率或幅值异常时，同样会判断自身是否处于孤岛状态。

一旦逆变器判断为孤岛状态，会立即停机，并向外发出故障警报，同时等待电网恢复正常。常持续5min之后，逆变器重新并网。

二、低电压穿越

低电压穿越是逆变器在电网电压跌落时，为了维持电网的稳定性和供电连续性而采取的一种控制措施。当逆变器检测到电网电压跌落至一定范围（通常是额定电压的20%到90%之间）时，会进行低电压穿越控制，向电网发送无功功率以支撑电网电压。

低电压穿越的判断依据主要包括电网电压的跌落幅度和跌落时间。逆变器会根据检测到的电网电压值和时间来判断是否需要进行低电压穿越控制。

三、孤岛保护与低电压穿越的解耦

为了实现孤岛保护与低电压穿越的解耦，需要明确以下几点：

触发条件的独立性：孤岛保护和低电压穿越的触发条件应该是独立的。孤岛保护主要依赖于电网频率、电压幅值以及主动扰动等方式来判断，而低电压穿越则主要依赖于电网电压的跌落幅度和时间来判断。逻辑判断的分离：在逆变器的控制逻辑中，孤岛保护和低电压穿越的判断逻辑应该是分离的。当逆变器检测到孤岛状态时，应立即停机并发出警报；而当检测到电网电压跌落时，则应进行低电压穿越控制。时间上的协调：在电网电压跌落或恢复的瞬间，由于电网频率也可能发生大的改变，此时被动式孤岛保护方式可能会因为频率的变化而误判为孤岛状态。因此，需要避免在电压跌落或恢复的暂态进行被动式的孤岛保护。可以通过在电压跌落或恢复的瞬间切断孤岛保护功能，等到电网电压恢复稳定后再行恢复的方式来实现。

四、结论

逆变器孤岛保护与低电压穿越功能的解耦是实现逆变器高效、稳定运行的关键。通过明确触发条件的独立性、逻辑判断的分离以及时间上的协调，可以有效地实现这两个功能的解耦，从而提高逆变器的可靠性和稳定性。

以下是孤岛保护与低电压穿越兼容设计逻辑的图示：

该图示清晰地展示了逆变器在并网运行过程中，如何同时采用主动式及被动式防孤岛保护方式来判断并网系统是否处于孤岛状态，并根据电网电压的跌落情况进行相应的低电压穿越控制或欠压保护。

什么是“死区时间”？如何减小IGBT的死区时间

“死区时间”是在IGBT的控制策略中加入的互锁延时时间，用于避免因开通和关断时间不一致导致的桥臂直通现象，防止器件损坏和额外损耗。

产生原因：IGBT并非理想开关，开通和关断时间存在差异。若两端有电压，可能导致直流电源短路，引发桥臂直通，造成器件发热失控甚至损坏逆变器。作用机制：通过设置死区时间，确保一个IGBT完全关断后，另一个IGBT再开通，避免因时间不对称导致的直通。

减小IGBT死区时间的方法如下：

计算控制死区时间使用公式：$$T_{text{dead}} = (t_{d_off_max} - t_{d_on_min}) + (t_{pdd_max} - t_{pdd_min}) times 1.2$$

参数说明：

$t_{d_off_max}$：最大关断延迟时间

$t_{d_on_min}$：最小开通延迟时间

$t_{pdd_max}/t_{pdd_min}$：驱动器最大/最小传输延迟时间

1.2：安全裕度系数

关键点：需通过实际测量获取延迟时间，而非仅依赖数据手册典型值，以确保计算准确性。

优化驱动条件

门极电阻调整：

减小关断门极电阻（$R_{g_off}$）可显著缩短关断延迟时间（$t_{d_off}$），从而减小死区时间。

建议在使用0V/15V门极电压时，将$R_{g_off}$设为开通电阻（$R_{g_on}$）的1/3。

独立设置$R_{g_on}$和$R_{g_off}$的电路示例：

门极电压优化：

使用负电压（如-15V/+15V）加速关断过程，缩短$t_{d_off}$。

若采用0V/+15V驱动电压，需特别注意驱动器输出电平对开关时间的影响，建议选择低延迟驱动器。

选择高性能驱动器

驱动器类型：

优先选用基于无磁芯变压器技术的驱动器，其信号传递速度优于传统光耦驱动器，可减少传输延迟（$t_{pdd}$）。

峰值电流能力：

驱动器需提供足够的峰值灌拉电流，以快速充放电IGBT门极电容，缩短开关时间。

动态延迟时间补偿

电流依赖性：

关断延迟时间（$t_{d_off}$）随集电极电流（$I_c$）减小而显著增加。需在低电流条件下（如1%额定电流）测量延迟时间，确保死区时间计算覆盖全工况。

温度影响：

高温环境下，IGBT的开关速度可能变慢，需通过实验修正延迟时间数据。

示例效果：

通过减小$R_{g_off}$至$R_{g_on}$的1/3，可使$t_{d_off}$降低30%以上，死区时间相应减小。采用负电压关断和快速驱动器后，死区时间可缩短至原设计的50%-70%，显著提升逆变器效率。

逆变器故障100例

解决办法

逆变器的常见故障有因运输不当造成的损坏、因极性反接造成的损坏、内部电源失效损坏、雷击损坏、因散热不良造成的功率开关模块或主板损坏、输入电压不正常损坏、输出熔断器损坏、散热风扇损坏、烟感器损坏、断路器跳闸、接地故障等。可根据具体情况检修或更换逆变器系统。

1.检修注意事项

(1)检修前，首先要断开逆变器与电网的电气连接，然后断开直流侧电(连接。要等待至少5min以上，让逆变器内部大容量电容器等元件充分放电后，才能进行维修工作。

(2)在维修操作时，先初步目测检查设备有无损坏或其他危险状况，具体操作时要注意防静电，最好佩戴防静电手环。要注意设备上的警告标示，注意逆变器表面是否冷却下来。同时要避免身体与电路板间不必要的接触。

(3)维修完成后，要确保任何影响逆变器安全性能的故障已经解决，才能再次开启逆变器。

2.典型故障及解决办法

(1)故障现象:逆变器屏幕没有显示。

原因分析:逆变器直流电压输入不正常或逆变器损坏。常见原因有：

①组件或组串的输出电压低于逆变器的最低工作电压。

②组串输入极性接反。

③直流输入开关没有合上。

④组串中某一接头没有接好。

⑤某组件短路，造成其他组串也不能正常工作。

解决办法:用万用表直流电压档测量逆变器直流输入电压，电压正常时，总电压是各串中组件电压之和。如果没有电压，依次检测直流断路器、接线端子、线缆连接器、组件接线盒等是否正常。如果有多路组串，要分别断开单独接入测试。如果外部组件或线路没有故障，说明逆变器内部硬件电路发生故障，可联系生产厂家检修或更换

古瑞瓦特户用光伏逆变器输出电压是多少?

关于古瑞瓦特户用光伏逆变器的输出电压，主要是根据产品规格和用户设置而定的，比如说：MIN3000-6000TL-X这个型号的户用光伏逆变器，它的额定输出电压/范围：220V/160-300V；而MOD 12-20KTL3-X2这个型号的额定输出电压/范围：400V/340-440V。它们的额定输出电压/范围就是不一样的，因此对于户用光伏逆变器输出电压我们可根据不同地区的电网电压标准问题和用户的实际需要进行选择。

澳洲逆变器品牌

澳洲市场主流的逆变器品牌以中国品牌为主，它们凭借高性价比、可靠的产品性能和符合当地严格标准的特点，占据了市场主导地位。

1. 高端与高性价比品牌

根据澳洲SolarQuotes等权威评测，以下品牌被归类为“高端”逆变器品牌，同时在消费者性价比投票中也名列前茅：

•华为：技术领先，在澳洲实施新的严格逆变器标准后依然表现出色，市场地位稳固。

•阳光电源：在性价比调查中票数领先，是消费者认可的优质品牌。

•锦浪：同属高端品牌，性价比获得市场广泛认可。

•固德威：在最具性价比品牌的投票中票数领先。

2. 市场深度合作品牌

•古瑞瓦特：深耕澳洲市场多年，是澳洲宜家家居太阳能系统的唯一逆变器供应商。其提供的是一体化解决方案，而不仅仅是硬件。

•主打型号：MIN 5000TL - X（单相逆变器）、MIN 5000TL - XH（混合逆变器）。

•核心特点：转换效率高，支持1.4倍直流超配；外观为白色家电风格，易于融入家居环境；配备OLED显示及触摸按键；智能监控运维系统完善。XH系列可搭配锂电池，大幅提升家庭用电的自发自用率。

这些品牌的成功源于其产品能够满足澳洲市场对高效率、高可靠性、智能集成和美观设计的综合要求。

怎么选择逆变器呢？

选择逆变器时要考虑很多因素，主要考虑功率因素，另外还有输出浪涌额定值，输入电压，电池充电器，和波形等因素。

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用电设备容量的1.1～1.15倍即可。同时逆变器还应具有抗容性和感性负载冲击的能力。对一般电感性负载，如电机、冰箱、空调、洗衣机、大功率水泵等，在起动时，其瞬时功率可能是其额定功率的5～6倍，此时，逆变器将承受很大的瞬时浪涌。针对此类系统，逆变器的额定容量应留有充分的余量，以保证负载能可靠起动，高性能的逆变器可做到连续多次满负荷起动而不损坏功率器件。小型逆变器为了自身安全，有时需采用软起动或限流起动的方式。

逆变器还要有一定的过载能力，当输入电压与输出功率为额定值，环境温度为25℃时，逆变器连续可靠工作时间应不低于4h;当输入电压为额定值，输出功率为额定值的125%时，逆变器安全工作时间应不低于lmin;当输入电压为额定值，输出功率为额定值的150%时，逆变器安全工作时间应不低于lOs.

车辆上电池的消耗将是非常高的，电池不会持续很长时间，大部分车辆会经过几个小时的驾驶，能够对电池进行充电。如果流失是显着的，插电式交流电源对电池进行充电，将远远快于交流发电机充电电池的能力。一些更昂贵的机型配备了150安培充电器，这甚至超过汽车充电系统的功能。

还需要确定逆变器波形的形式，纯正弦波的逆变器才能使精准设备正常的运行。一个电视或与显示器的测试设备，如移动设备将得到一个横条的干扰，不会产生一个正弦波输出的逆变器。一些便携式冰箱和空调要求的正弦波，以启动压缩机。修正正弦波通常具有更高的浪涌额定值的正弦波逆变器相同的价格优势。所以，如果需要高浪涌，寻找一个修正波逆变器。

逆变器后面的lc滤波电路参数计算

逆变器后面的LC滤波电路参数计算需根据截止频率、电感、电容的核心公式，结合实际需求确定具体数值。

1. 截止频率公式：$f_c = frac{1}{2pi sqrt{LC}}$，需满足$f_c ll$输入信号的纹波频率（如开关频率$f_{sw}$），通常取$f_c leq frac{f_{sw}}{5}$。

2. 电感$L$计算：

- 最小值公式：$L_{ ext{min}} = frac{V_{ ext{in}} - V_{ ext{out}}}{2 cdot Delta I_L cdot f_{sw}}$，其中$Delta I_L$为允许的纹波电流（通常取负载电流的20%~40%）。

- 实际选择时，电感值需≥$L_{ ext{min}} imes 1.5$，并确保电感饱和电流$I_{ ext{sat}} geq I_{ ext{load(max)}} + frac{Delta I_L}{2}$。

3. 电容$C$计算：

- 最小值公式：$C_{ ext{min}} = frac{Delta I_L}{8 cdot Delta V_{ ext{pp}} cdot f_{sw}}$，其中$Delta V_{ ext{pp}}$为允许的输出纹波电压（如输出电压的1%）。

- 实际选择时，电容容量需≥$C_{ ext{min}} imes 1.5$，并优先选用低ESR电容（如陶瓷电容、高分子电容）。

4. 设计步骤：

先确定输入/输出电压、负载电流、纹波电流、纹波电压及开关频率等参数，再依次计算$L$和$C$的最小值，最后校验截止频率是否满足要求。

阳光逆变器绝缘阻抗阈值

阳光逆变器的绝缘阻抗阈值并非固定值，具体需结合系统电压、国家标准及产品型号综合判断，通常由厂家说明书最终确认。

1. 国际电工委员会（IEC）标准：

执行IEC 62109-1:2010时，230V系统的触发保护阈值为$R_{iso} < 30 ext{ k}Omega$，公式$R_{min} = frac{U_{max}}{0.5 ext{ mA}}$（$U_{max}$为最大直流电压）。

IEC 62446-1:2016要求新建系统每串组件绝缘阻抗≥1 MΩ，运维中系统≥50 kΩ。

2. 美国标准（NEC 690.5）：

系统电压≤600V时，需满足$R_{iso} geq frac{50 ext{ V}}{ ext{kW}}$；若电压＞600V，阈值需加倍。

3. 中国行业标准（NB/T 32004-2018）：

规定非隔离型光伏逆变器在绝缘阻抗低于$U_{max,pv}/30 ext{mA}$时触发故障（$U_{max,pv}$为光伏方阵最大输出电压）。

输入电路对地绝缘电阻应≥1 MΩ。例如，单相光伏逆变器输入电压600V时，标准阈值为20 kΩ。

具体应用中，建议优先查阅设备说明书或联系厂家，阈值可能根据系统设计和安全冗余调整。

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