光伏并网逆变器原理.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,我 要 我 的 音 乐,合肥阳光电源有限公司,研发中心 李维华,2009.07.13,第二讲,:,光伏并网逆变器原理,一、常见光伏并网逆变器的拓扑结构,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.1,效率,2.2,直流输入电压适应范围,2.3,可靠性（保护配置方式和种类）,2.4,并网电流谐波,2.5,逆变控制策略,2.6,最大功率点跟踪方式,2.7,锁相技术特点,2.8,孤岛效应检测技术,2.9,监控软件和附件,三、阳光电源相关产品介绍,四、相关业绩,报告内容,光伏并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、计量装置及配电系统组成。,太阳电池产生直流电能。,通过光伏并网逆变器直接将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电流，馈入电网。,一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构,直接逆变系统,工频隔离系统,一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构,高频隔离系统,多,DC-DC,（,MPPT,）、单逆变系统,高频升压不隔离系统,一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构,1.1,直接逆变系统,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,直接逆变系统的优缺点,优点：,省去了笨重的工频变压器：高效率（,97%,）、重量轻、结构简单。成本低。,缺点：,(1),太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，对人身安全不利。,(2),直流侧太阳电池,MPPT,电压需要大于,350V,。这对于太阳电池组件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象。,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,1.2,工频隔离系统,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,优点：,使用工频变压器进行电压变换和电气隔离，具有以下优点：结构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性能良好、直流侧,MPPT,电压等级一般在,200V-800V,。,缺点：,(1),系统效率相对较低。,(2),笨重。,工频隔离系统的优缺点,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,1.3,高频隔离系统,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,优点：,同时具有电气隔离和重量轻的优点，系统效率在,93,左右。,缺点：,(1),由于隔离,DC/AC/DC,的功率等级一般较小，所以这种拓朴结构集中在,5KW,以下；,(2),高频,DC/AC/DC,的工作频率较高，一般为几十,KHz,或更高，系统的,EMC,比较难设计；,（,3),系统的抗冲击性能差。,高频隔离系统的优缺点,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,1.4,高频升压不隔离系统,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,优点：,和第一种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频变压器，所以可以带来以下优点：高效率、重量轻。同时加入了,BOOST,电路用于,DC/DC,直流输入电压的提升，所以太阳电池阵列的直流输入电压范围可以很宽150V-450V,）。这种拓扑结构越来越成为市场的主流。,缺点：,(1),同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压。,(2),使用了高频,DC/DC,，,EMC,难度加大。,高频升压不隔离系统的优缺点,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,优点：,同高频不隔离系统,由于具有多个,DC-DC,电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列,1,n,可以具有不同的,MPPT,电压，十分适合应用于光伏建筑。,N,一般为,2,或,3,。,缺点：,同高频不隔离系统,1.5,多,DC-DC,（,MPPT,）、单逆变系统,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,采用工频变压器隔离的大功率三相并网逆变器系统 10-,500KW,1.6,三相并网逆变器 采用工频变压器的技术方案,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,2005,年 全球,1818MW,光伏组件,其中并网逆变器市场为,60,亿人民币,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,1.7,、产业情况,全球生产逆变器的著名厂商大约有,20,家：,德国,SMA,荷兰,Mastervolt,奥地利,Fronius,德国,conergy,德国,KACO,日本,Sharp,加拿大,Xantrex,瑞士,Asp,西班牙,Ingeteam,其它如京瓷、三菱、,Satcon,、,Solarmax,、,delta,、,Sunways,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,典型产品介绍：,3KW 6KW,KACO,（直接逆变）,SMA,（工频隔离）,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,Mastervolt,（高频隔离）,SHARP,（,Boost,升压）,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,西门子,750KW,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,Satcon,公司,500KW,Xantrex 500KW,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,SMA 1000KW,1,常见光伏并网逆变器的拓朴结构,光伏并网逆变器中常用的效率概念：,最大效率,max,：,逆变器所能达到的最大效率,欧洲效率,euro,：,按照在不同功率点效率根据加权公式计算,加州效率,cec,：,按照不同功率，不同直流电压点效率计算,MPPT,效率,mppt,：,反应逆变器最大功率点跟踪的精度,整机效率,tot,：,在某个直流电压下,euro,和,mppt,乘积,2.1,转换效率,二、光伏并网逆变器相关技术要点,SG100K3,的效率：,最大效率,max,：,96.27%,欧洲效率,euro,：,95.38%,SG5K,的效率：,最大效率,max,：,94.7%,欧洲效率,euro,：,94.2%,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.1,转换效率,2.2,直流输入电压范围,二、光伏并网逆变器相关技术要点,具体设计系统串联数时综合考虑以下几个因素：,温度的影响：需要保证在夏天和冬天的,MPPT范围,效率的影响：尽量考虑逆变器的最优效率工作点,导线的损耗：电压越高，损耗越少。,概念：,MPPT,工作电压范围：逆变器,MPPT,的搜索范围,直流电压范围：系统能够工作的最低电压至最高电压,最高系统开路电压：系统能承受的最高直流电压,举例如下：,SG100K3:450V880V DC,，一般推荐阵列开路电压配置为,700V,左右。（,44V,开路电压为,16,串）,SG 5K:220V 780V DC,，一般推荐阵列开路电压配置为,530V,左右。（,44V,开路电压为,12,串）,2.2,直流输入电压范围,二、光伏并网逆变器相关技术要点,保护类型：,电网电压过欠压,电网电压过欠频,交流短路保护,孤岛效应保护,逆变器过热保护,直流极性反接保护,逆变器过载保护,逆变器对地漏电保护,2.3,可靠性（保护配置方式和种类）,二、光伏并网逆变器相关技术要点,SG100K3:3%,在额定负载时,SG5K:4%,在额定负载时,2.4,输出正弦波失真度,电网对于并网发电系统的谐波要求很高，按照目前光伏并网逆变器的相关国际标准要求：一般在额定功率时，要求并网电流谐波,5%,。,二、光伏并网逆变器相关技术要点,光伏并网逆变器控制系统结构框图,MPPT,环,最大功率跟踪,直流电压外环,直流电压稳压,交流电流内环,快速跟踪电流,限流控制,交流电压前馈,实现,无差拍电流控制,2.5,逆变控制策略,二、光伏并网逆变器相关技术要点,1.,核心控制思想是通过对直流电压的扰动，判断直流功率的变化，从而搜索到最大功率点。,2.6,最大功率点跟踪（,MPPT,）,2.,具体的方法：,采用精度高于,0.1,的电能专用采样芯片,二、光伏并网逆变器相关技术要点,使用电压比较器和施密特触发器进行整形，得到和电网电压完全同频同相的方波。,2.7,锁相技术特点,使用,DSP,芯片的,CAPTURE,口进行捕获。,软件中检测到电网频率和相位。调整并网电流的频率和相位，从而使得并网电流和电网电压同频，相位差,180,。,二、光伏并网逆变器相关技术要点,被动检测：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。,2.8,孤岛效应检测技术,主动式检测方法：指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电，其中一种方法就是通过在并网电流中注入很小的失真电流。通过测量逆变器输出的电流的相位和频率，采用正反馈的方案，加大注入量。从而在电网失电时，能够很快地检测出异常值。,逆变器中同时具有两种软件解决方案,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.9,监控软件和附件,二、光伏并网逆变器相关技术要点,工业级监控主机,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.9,监控软件和附件,通讯协议采用,MODBUS,协议。,提供基于,Windows 2000,和,xp,的多机版监控软件。,可提供包括逆变器在内的整个光伏发电系统的,“,三遥,”,方案。,中英文界面，操作直观友好。,自动翻屏功能，具有良好地展示效果。,可监控其他站控层设备，实现整个电站的远程监控；,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.9,监控软件和附件,远程通讯手段灵活，功能强大,GPRS,Ethernet,以太网,SMS,短信报警,E_mail,数据采集和报警,Excel,电子表格报表,可免费提供通讯协议，协助客户二次开发,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.9,监控软件和附件,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.9,监控软件和附件,光伏阵列防雷汇流箱（,4,12,路）二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.9,监控软件和附件,光伏阵列防雷汇流箱 （二）,二、光伏并网逆变器相关技术要点,2.9,监控软件和附件,单相：,SG1K5TL,SG2K5TL,SG3K,SG5K,SG6K,三、,相关产品介绍,三相：,SG10K3,SG30K3,SG50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL,SG1000KHV,所有产品具有,CE,认证。其中，,SG100K3,通过,TUV,认证，,SG30K3,SG50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL,通过意大利,DK5940,认证。,高频升压不隔离拓扑结构,三、,相关产品介绍,SG1K5TL,SG2K5TL,光伏并网逆变器,SG3K,光伏并网逆变器,三、,相关产品介绍,工频隔离拓扑结构,SG5K,6K-C,光伏并网逆变器,三、,相关产品介绍,工频隔离拓扑结构,室内型,SG5K,6K,B,光伏并网逆变器,三、,相关产品介绍,工频隔离拓扑结构,室外型,SG10K3,三、,相关产品介绍,工频隔离拓扑结构,SG30K3/SG50K3,三、,相关产品介绍,工频隔离拓扑结构,SG100K3,光伏并网逆变器,三、,相关产品介绍,工频隔离拓扑结构,SG250K3,三、,相关产品介绍,工频隔离拓扑结构,SG500KTL,大型光伏并网逆变器,三、,相关产品介绍,直接逆变，无变压器隔离拓扑结构,工频隔离拓扑结构,SG500K3,三、,相关产品介绍,三、,相关产品介绍,SG1000KHV,1MW,整体解决方案,三、,相关产品介绍,SG1000KHV,的布局,SG1000KHV,主电路框图,三、,相关产品介绍,四、光伏并网逆变器业绩,公司业绩,奥运鸟巢并网,100KW,发电项目,西班牙,5MW,、,3MW,并网发电项目,5MW,项目 使用,50,台,SG100K3,3MW,项目 使用,120,台,SG10K3-SG50K3,上海申能,1.2MW,并网发电系统,无锡尚德,300KW,并网发电系统,上海崇明岛,60KW,并网发电系统,上海首台光伏并网发电系统,（奉贤电力局,10KW,）,上海电力学院,5KW,深圳新天厂房,100KW,上海太阳能厂房,100KW,国家发改委新楼,100KW,安徽省委半岛新村,3KW,光伏并网示范电站,零能耗住宅在上海,阳光楼顶,35KW,并网发电系统,阳光产业基地,500KW,并网系统,上海科学会堂,10KW,光伏并网,项目描述,:,上海科学会堂,10KW,光伏并网，采用光伏并网逆变电源,SG5K,两台。,廊坊航天人才中心,120KW,并网系统,项目描述,:,廊坊航天人才中心,120KW,光伏并网项目，我司配套光伏并网逆变器,SG50K3 2,台、,SG20K3 1,台等相关设备。,上海太阳能,3KW2,并网发电系统,项目描述,:,上海太阳能,3KW2,并网发电系统,.,上海人民政府,20KW,项目描述,:,上海市市政府东西两个门卫室屋顶的阵列照片。（配备两台,SG10K3),.,内蒙古乌海市光伏并网项目,项目描述,:,内蒙古乌海市,50KW,光伏并网项目，,采用,SG5K-C,光伏并网逆变电源,12,套。采用天津津能非晶硅电池组件。,东方汽轮机厂并网项目,项目描述,:,东方汽轮机厂,30KW,光伏并网项目，我司配套并网逆变器,SG10K3,若干套。,普乐新能源并网项目,项目描述,:,蚌埠普乐新能源太阳能并网项目，应用我司,SG1K5TL,，,SG3K,光伏并网逆变电源。采用非晶硅组件,。,北京五棵松体育中心光伏并网发电项目,项目描述：,北京五棵松体育中心光伏并网发电项目，配套,SG50K3,光伏并网逆变电源一套。,鄂尔多斯太阳能电站,鄂尔多斯太阳能电站，配套光伏并网逆变电源,SG100K3,一套。,完全自主知识产权。充分地本地化服务和技术支持。国家光伏并网逆变器标准牵头制定单位。,核心功率器件（功率模块，变压器）全部采用进口器件。以保证高效率和高可靠性。,配合中国电网的特点和要求，对逆变器的技术参数进行特殊的设计。具有卓越的适应性和安全性。,产品价格具有明显地竞争性。,产品系列完善，满足客户不同功率需求。,产品的特点和优势,阳光楼顶,35KW,并网发电系统,谢 谢 ！,