光伏并网逆变器原理课件.ppt
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1n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 （412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,6KB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 SG100K33MW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 ！,
