大型光伏电站中逆变器和控制设备.ppt
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1、大型光伏电站中逆变器和控制设备的技术发展方向,2011.7.,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7
2、最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率
3、点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,太阳电池交直流电缆阵列汇流箱太阳电池阵列支架(固定或自动跟踪)交、直流配电系统大型并网逆变器电网接入系统(升压变压器、交流断路器、计量、无功补偿、继电保护等)监测、计量
4、、数采设备、防雷系统(气象监测、数据采集及传输等),1 大型光伏电站组成,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,光伏电站的每一组成部分都需要精心设计;系统性能优劣的关键指标是生命周期内总的发电量;逆变器是其中进行能量转换的关键设备,其效率指标等电气性能参数,将直接影响到系统的发电量。,1 大型光伏电站组成,Shanghai ShangHon
5、g Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,Shanghai ShangHong En
6、ergy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,采用工频变压器隔离的大功率三相并网逆变器,1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:8
7、6-21-51905271,无变压器隔离的大功率三相并网逆变器(输出电压可以从270V400V),1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,两台低压输出逆变器接中压变压器整体解决方案,1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,
8、No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,多个功率模块并联,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,三电平及多电平方案,2 逆变器拓扑发展方向,
9、Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,多重叠加技术 10MW 系统,2 逆变器拓扑发展方向,共用变压器解决方案,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:
10、86-21-51871528Fax:86-21-51905271,优化直流母线电压、升压变压器配置和变比,避免重复升压,提高系统效率优先考虑当地用电负荷,避免过多电能的远距离传送 难点是光伏系统的发电量计量必须在低压侧。,2 逆变器拓扑发展方向,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,轻型直流输电,2 逆变器拓扑发展方向,Shanghai S
11、hangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,Shanghai Shang
12、Hong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 转换效率的概念,转换效率是光伏并网逆变器中最重要的技术指标之一: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:按照在不同功率点的效率根据加权公式计算加州效率cec:考虑直流电压对效率的影响,再次平均MPPT效率mppt:反应逆变器最大功率点跟踪的精度目前,先进水平:max 98%
13、euro97.5%(不含变压器)max 96.5%euro96%(含变压器),Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,如何提高效率:拓扑结构(boost,单级,三电平)器件:功率器件,变压器,电抗 主功率器件开关频率 控制算法,调制方式,死区 其他细节:辅助开关电源,风扇,散热器等,2 提高效率的方法,Shanghai ShangHong E
14、nergy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,Shanghai ShangHong Energ
15、y Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,保护类型:电网电压过欠压 电网电压过欠频 交流输出短路保护 孤岛效应保护 逆变器过热保护 直流极性反接保护 直流过压保护 逆变器过载保护 逆变器对地漏电保护 逆变器内部自检保护(防雷器损坏,接触器故障,变压器过 热,A/D通道损坏,IGBT损坏等等),1.逆变器基本保护功能,Shanghai ShangHong Energy Technology C
16、o.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,保护类型:低电压穿越(LVRT)输出直流分量超标保护 输出电流谐波超标保护 三相电网不平衡保护,2.逆变器增强的保护功能,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528
17、Fax:86-21-51905271,在电网电压出现异常跌落时,常常需要并网逆变器此时不能立即脱网,而是需要继续工作,起到支撑电网的作用。当并网点电压在图中电压轮廓线及以上区域内时,逆变器需要保持并网运行。轮廓线以下,逆变器停止向电网送电。,LVRT需要考虑:LVRT与反孤岛效应保护的矛盾,如何协调;,3.低电压穿越(LVRT),Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:8
18、6-21-51905271,参考试验波形,3.低电压穿越(LVRT),Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,防逆流保护主要应用于低压侧并网发电系统。如果要求不能向中压电网反向送电,则需要智能的防逆流保护系统,4.特殊保护功能:防逆流保护,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,L
19、ane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1
20、768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 并网电流谐波要求,国网公司对于光伏电站并网电流的谐波要求,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 并网电流谐波要求,鉴衡认证对于光伏并网逆变器并网电流的
21、谐波要求,总谐波5%,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,2 并网电流谐波的抑制,并网电流谐波抑制方法:拓扑结构选择:L-C,L-C-L电感和电容参数的设计控制算法,PWM驱动方式采样精度运算精度目前国际标准要求5%,但许多用户要求3%,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,
22、Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,3 新的研究方向,如何更好抑制低功率时的电流谐波?如何抑制多台逆变器同时并网时电流谐波的叠加问题?如何在电网电压谐波大时,仍旧保证低电流谐波?在弱网环境下,如何保证电流谐波?,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:
23、86-21-51871528Fax:86-21-51905271,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-2
24、1-51871528Fax:86-21-51905271,1.电磁干扰的要求,电网对逆变器产生的干扰:电压涨跌,频率漂移,不平衡,电气噪声,浪涌等。要求逆变器不能损坏。逆变器对于电网产生的干扰:电流谐波,电压波动、电压闪变、无功功率、电网阻抗、干扰叠加等。必须符合相关标准。逆变器对于其他电器的干扰:传导干扰,空间辐射干扰等。必须符合相关标准。,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-518715
25、28Fax:86-21-51905271,电磁干扰对策:隔离变压器EMI滤波器控制算法拓扑结构,2.电磁干扰的对策,Shanghai ShangHong Energy Technology Co.,Ltd,No.67,Lane1768,Li Yue Rd,Minhang District,Shanghai,China.P.C.201114Te:86-21-51871528Fax:86-21-51905271,目前没有颁布明确的光伏电站防雷设计标准可以参考的标准:建筑物防雷设计规范GB50057-1994(2000)IEC 60364-7-712-2002IEC 62305 1-5IEC 615
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