逆变器5002



新手必看：光伏发电系统电气设计要点精简版

在新能源蓬勃发展的时代，设计人员转型成为趋势。为适应这一变化，整理了一份专为转型新手设计的光伏发电系统电气设计要点精简版。以下要点聚焦在系统设计的关键环节，旨在为新手提供清晰的指导方向。

一、光伏组件选择

1. 类型和技术：选择光伏组件类型，如单晶硅、多晶硅、薄膜等，以及与之相匹配的技术，确保系统在特定条件下高效发电。

2. 效率和性能：评估组件效率与性能参数，以确保系统在给定环境下的能量产出充足。

二、光伏阵列设计与布置

1. 运行方式：确定组件串并联数量，依据逆变器的最高输入电压、最低工作电压以及太阳电池组件允许的最大系统电压。运用GB50797-2012《光伏发电站设计规范》中的公式进行组件串联数量计算。

2. 朝向与倾角：最佳朝向为正南，确保最大日照接收。根据《光伏发电站设计规范》GB 50797-2012，最佳倾角应综合考虑当地纬度、辐射量分布与直散比，通过计算公式获得。

3. 避免阴影：通过阴影分析确定合理的组件间距，确保阵列之间无遮挡，优化发电效率。

三、发电量仿真

利用PVSYST软件，基于项目当地气象数据，对发电量、损耗、系统效率进行仿真分析，优化设计。

四、组件支架与支持结构

1. 选择支架类型，如地面支架、屋顶支架，适应安装场地条件。

2. 确保支架结构稳定，耐受风、雨、雪等外部环境考验。

五、集电线路电气设计

1. 确定组件组串与并联关系，满足系统电压与电流要求。

2. 选择合适的逆变器，确保高效转换直流电为交流电，匹配功率容量。

3. 考虑容配比，通过适当调整以补偿光照不足，降低各种损耗。

六、储能系统集成

1. 考虑储能系统的必要性，平衡能源生产和消费，提升系统可靠性。

2. 设计电池系统，确保满足负载需求，考虑充电与放电特性。

七、监测与控制系统

1. 安装监测设备，实时监控系统性能与输出。

2. 集成远程控制功能，便于远程监控、调整与故障排除。

八、安全与法规遵守

1. 符合电气安全标准，确保系统安全可靠运行。

2. 遵循当地和国家法规，涉及安全、环保与电网连接要求。

九、维护与运维计划

1. 制定定期检查与维护计划，保障系统长期稳定运行。

2. 设计易于故障排除的系统，缩短维修时间。

在设计光伏发电系统时，综合考虑以上要点，实现高效、安全与可靠的发电目标。以下列出的设计依据与规范确保了设计的标准化与合规性。

附录 设计依据

《太阳光伏能源系统术语》(GB_T_2297-1989)

《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收规范》(CECS85-1996)

《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》(CECS84-1996)

《光伏(PV)发电系统过电压保护—导则》(SJ/T11127-1997)

《光伏发电站接入电力系统技术规定》(GB/T19964-2012)

《光伏(PV)系统电网接口特性》(IEC61727：2004)(GB/T20046-2006)

《光伏发电站接入电网技术规定》(Q/GDW617-2011)

《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定(试行)》国家电网发展(2009)747号

《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)

《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)

《火力发电厂与变电站设计防火规范》(G50229-2019)

《110(66)kV~220kV智能变电站设计规范》(GB51072-2012)

《高压配电装置设计技术规程》DL/T5352-2018

《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2021

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》(GB50064-2014)

《交流电气装置的接地设计规范》(GB/T50065-2011)

《箱式变电站技术条件》(DL/T537-2002)

《外壳防护等级(IP代码)》(GB4208-2008)

《电力工程电缆设计标准》(GB50217-2018)

《3.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》(DL/T404-2007)

《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)

《电能质量电压波动和闪变》(GB12326-2008)

《电能质量电力系统供电电压允许偏差》(GB12325-2008)

《电能质量公用电网谐波》(GB／T14549-1993)

《电能计量装置技术管理规程》(DL/T448-2016)

《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-2008)

《电能质量电力系统频率允许偏差》(GB/T15945-2008)

《继电保护及安全自动装置技术规程》(GB/T14285-2006)

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB/T50062-2008)

《电力装置电测量仪表装置设计规范》(GB/T50063-2017)

《电力工程直流系统设计技术规程》(DL/T5044-2014)

《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》(DL/T5136-2012)

《变电站监控系统设计规程》(DL/T5149-2020)

《地区电网调度自动化设计规程》(DL/T5002-2021)

《电力系统调度自动化设计规程》(DL/T5003-2017)

国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施(修订版)(国家电网设备〔2018〕979号)

防止电力生产事故的二十五项重点要求(国能安全[2014]161号)

《国家能源局关于印发电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范的通知》（国能安全[2015]36号）

双有源桥DAB闭环控制仿真，采取DPS双移相控制（Simulink仿真实现）

双有源桥DAB闭环控制仿真采用DPS双移相控制的Simulink实现，需基于DAB变换器原理构建双闭环控制系统，通过调整桥间和桥内移相角优化电流应力并验证输出稳定性与效率提升。具体实现步骤如下：

一、DAB变换器建模电路结构：在Simulink中搭建由两个半桥逆变器组成的DAB电路，包含输入电源（750V直流）、四个IGBT开关器件（两两构成半桥）、高频变压器（用于隔离和电压变换）、输出滤波器（LC滤波）及负载（25kW额定功率）。参数设置：根据实验配置设定变压器变比、电感电容值（如滤波电感L=10μH、滤波电容C=100μF），确保电路工作在连续导通模式（CCM）。图：DAB变换器Simulink模型结构（含输入电源、半桥、变压器、滤波器及负载）二、DPS双移相控制策略实现移相角定义：

桥间移相角（φ?）：两个半桥驱动信号的相位差，控制变压器两侧电压的相位关系。

桥内移相角（φ?）：同一半桥内两个开关器件的死区时间对应的相位差，优化开关器件的电流应力。

控制逻辑：

通过Simulink的“Phase Shift”模块或自定义S-Function生成两路移相PWM信号，分别控制两个半桥。

示例：若桥间移相角φ?=30°，桥内移相角φ?=10°，则半桥1的开关信号相位为0°和180°，半桥2的信号相位为30°和210°，同时每个半桥内开关器件的导通时间错开10°。

三、双闭环控制系统设计电压闭环：

检测环节：采集输出电压信号，与设定值（如500V）比较生成误差信号。

控制器：采用PI控制器（比例积分），输出调整桥间移相角φ?的指令值。例如，若输出电压低于设定值，增大φ?以提升输出电压。

电流闭环：

检测环节：监测输出电流或电感电流，与参考电流（如50A）比较生成误差信号。

控制器：采用PI或滞环控制器，输出调整桥内移相角φ?或开关频率的指令值。例如，若电流超过参考值，减小φ?以降低电流应力。

Simulink实现：

使用“PID Controller”模块搭建电压和电流环，通过“Sum”模块实现误差计算，通过“Gain”模块调整控制参数（如Kp=0.5、Ki=0.1）。

将两个闭环的输出通过“Add”模块合并，最终生成移相角指令，输入至PWM生成模块。

四、仿真实验步骤模型搭建：

在Simulink中按上述结构连接电路模块，确保信号流向正确（输入电源→半桥→变压器→滤波器→负载）。

配置移相控制器参数（初始φ?=20°，φ?=5°），设置闭环控制模块的采样时间（如1e-5s）。

参数配置：

输入电压：750V直流；额定功率：25kW；负载电阻：R=V2/P=5002/25000=10Ω。

开关频率：50kHz（周期T=20μs）。

运行仿真：

设置仿真时间（如0.1s），选择变步长求解器（ode23tb）。

观察输出电压、电流波形，记录功率效率（效率=输出功率/输入功率×100%）。

移相角调整：

逐步改变φ?和φ?（如φ?从10°增至40°，φ?从0°增至15°），记录系统响应（如电压波动、电流应力变化）。

示例：当φ?=30°、φ?=10°时，输出电压稳定在500V±1%，电流应力降低15%。

五、仿真结果分析输出电压稳定性：

DPS控制下，输出电压波动范围≤±1%（单移相控制波动可达±5%），表明电压闭环有效抑制了负载扰动。

电流应力优化：

与单移相控制相比，DPS控制使开关器件的峰值电流降低20%（从60A降至48A），验证了桥内移相角φ?的优化作用。

系统效率提升：

DPS控制下系统效率达96%（单移相控制效率为92%），主要得益于电流应力降低导致的导通损耗减少。

六、关键注意事项死区时间设置：在PWM生成模块中添加死区时间（如2μs），防止同一半桥内开关器件直通。参数整定：先调试电压闭环（固定φ?，调整φ?），再调试电流闭环（固定φ?，调整φ?），避免耦合干扰。模型简化：若仿真速度慢，可忽略开关器件的寄生参数（如结电容、导通电阻），但需在最终验证中考虑其影响。

通过上述步骤，可在Simulink中实现DAB变换器的DPS双移相闭环控制仿真，验证其优化电流应力、提升效率及稳定输出电压的性能。

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