瓦恩默电气高压真空直流接触器光伏逆变器变流器中应用

光伏逆变器*概述

通常把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过 程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电 路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备、电源调整器或逆变器。

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压器型逆变器。

光伏逆变器是光伏系统中的核心设备，它将太阳能电池板的直流电 转换为交流电，因而光伏逆变器市场与光伏系统相关的市场关联紧密，在光伏系统中的成本占比约 10%-13%。

光伏逆变器市场是一个在全球经济衰退的大环境下充满活力的市场。欧洲目前是全球太阳能产业发展的领头羊，中美两国竞相加大了对太阳能利用的研究、投资和开发的力度。

光伏逆变器*组成

• 主要参数、系统构成和主回路拓扑

• 直流输入部分保护器件
      高压直流接触器
 

• 逆变部分(IGBT模块和驱动器)

• LC滤波器和交流输出

• 二次电路

• 控制和保护

• 散热

• 机柜

光伏逆变器*工作原理

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。
 

光伏逆变器* 产品特点

■可以测试1K-1MW逆变器

■开放性架构软件平台

■支持含有GPIB/RS-232或RS-485/接口仪器

■测试项目编辑功能

■测试程序编辑功能

■测试报告编辑功能

■统计分析报表编辑功能

■在线仪器仪表控制功能

■使用者权限设定

■测试项目管理功能

■测试人员管理功能

■可以系统预设测试项目，提高测试生产率

■根据用户需求可扩增硬件

■图形化接口

光伏逆变器* 参数指标

为正确选用光伏发电系统用的逆变器，应对逆变器的技术性能进行评价。根据逆变器对离网型主要光伏发电系统运行特性的影响和光伏发电系统对逆变器性能的要求，评价内容有如下几项： 

1.额定输出容量

表征逆变器向负载供电的能力。额定输出容量值高的逆变器可带更多的用电负载。但当逆变器的负载不是纯阻性时，也就是输出功率小于1时，逆变器的负载能力将小于所给出的额定输出容量值。 

2.输出电压稳定度

表征逆变器输出电压的稳压能力。多数逆变器产品给出的是输入直流电压在允许波动范围内该逆变器输出电压的偏差，通常称为电压调整率。高性能的逆变器应同时给出当负载由0%→100%变化时，该逆变器输出电压的偏差，通常称为负载调整率。性能良好的逆变器的电压调整率应≤±3%，负载调整率应≤±6%。 

3.整机效率

表征逆变器自身功率损耗的大小，通常以%表示。容量较大的逆变器还应给出满负荷效率值和低负荷效率值。kw级以下逆变器的效率应为85%-90%，逆变器效率的高低对光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要影响。 

4.保护功能

过电压、过电流及短路保护是保证逆变器**运行的*基本措施。功能**的正弦波逆变器还具有欠电压保护、缺相保护及温度越限报警等功能。 

5.起动性能

逆变器应保证在额定负载下可靠起动。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**，有时采用软起动或限流起动。对于大功率光伏发电系统和联网型光伏发电系统逆变器的波形失真度和噪声水平等技术性能也十分重要。

光伏逆变器*技术参数

• *大直流功率 550kWp

• 输入*大直流电压：900 Vdc

• *大直流输入电流：1200 A

• 额定交流输出功率：500 kW

• 输出交流电压：270 V

• *大交流输出电流：1176/1069A

• 额定频率：50 Hz

• *大效率：98.7%(约在40%额定功率时);某些地区，满载效率更有意义

• 防护等级： IP20 (室内)

• 冷却方式： 风冷

光伏逆变器*功能

逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有*大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。归纳起来有自动运行和停机功能、*大功率跟踪控制功能、防单独运行功能(并网系统用)、自动电压调整功能(并网系统用)、直流检测功能(并网系统用)、直流接地检测功能(并网系统用)。这里简单介绍自动运行和停机功能及*大功率跟踪控制功能。

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、*大功率跟踪控制功能

太阳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*大功率的*佳工作点。太阳辐射强度是变化着的，显然*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*大功率点，系统始终从太阳电池组件获取*大功率输出，这种控制就是*大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的*大特点就是包括了*大功率点跟踪(MPPT)这一功能。

光伏逆变器*认证

• 小功率机型的认证繁多，不同国家或地区都有各自的认证要求。

国内要求必须过“金太阳”认证;国外的认证如德国TÜV、VDE-AR-N 4105、CE，意大利Enel-GUIDA，西班牙ROYAL DECREE 1663/2000，英国G83、G59，澳洲AS4777，美洲UL-1741等。

• 大功率机型的主要认证

国内必过的认证有“金太阳”认证和低电压穿越试验通过报告;有的厂家为了出口或用户的需要，也做德国TUV 认证或BDEW(德国中压电网指令要求)

光伏逆变器*要求

1、要求具有较高的效率。由于目前太阳能电池的价格偏高，为了*大限度的利用太阳能电池，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。目前光伏电站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要求逆变器有合理的电路结构，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、要求输入电压有较宽的适应范围。由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。

光伏逆变器*选购指南

节能环保是大家共同关注的焦点,光伏产业从欧洲,澳洲,到现在的中国已经成了热门行业,短短几年内国内光伏逆变器生产厂家如春笋般的诞生,不过如何选择太阳能逆变器这个还是有一定的标准。

逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部件，所以对逆变器有较高的要求，在选用逆变器时应要注意其技术规格是否满足系统设计的要求。一般重点考虑下列几项技术指标。

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*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*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*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*安装环境

首先考虑的是光伏电站的规模,是家庭还是企业,不过在国内组建太阳能光伏电站还是比较少,主要是房屋结构条件等限制,无法安装太阳能电池板,厂房和企业还是很有优势。小型家庭光伏电站主要是针对国外别墅安装。

光伏逆变器*维护

检查内容 检查方法 维护周期 系统大致运行 状态及环境

�观察逆变器是否有损坏或变形。

�听逆变器运行是否有异常声音。

�在系统并网运行时，检查各项变量。

�检查主要器件是否正常。

�检查逆变器外壳发热是否正常使用热成像仪 等监测系统发热情况。

�观察进出风是否正常。

�检查逆变器周围环境的湿度与灰尘、塔筒空气 入口过滤器功能是否正常。 注意必须检查进气口的通风。否则如果模 块不能被有效冷却将会由于过热而发生故障。

每半年 1 次 系统清洁

�检查电路板以及元器件的清洁。

�检查散热器温度以及灰尘。如必要，须使用压缩空气并打开风机，对模块进行清洁。 �更换空气过滤网。

每半年到 1 年1 次

取决于使用环境 的灰尘含量，功率电路连接

�检查功率电缆连接是否松动，按照之前所规定 的扭矩再紧固。

�检查功率电缆、控制电缆有无损伤，尤其是与金属表面接触的表皮是否有割伤的痕迹。

�检查电力电缆接线端子的绝缘包扎带是否已脱落。

**调试之后半 年，此后每半年到 1 年1 次 端子、排线连 接

�检查控制端子螺丝是否松动，用螺丝刀拧紧。

�检查主回路端子是否有接触**的情况，螺钉位置是否有过热痕迹。

�目测检查设备终端等连接以及排线分布。

1 年1 次

冷却风机维护 与更换

�检查风机叶片等是否有裂缝。