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浅谈“非主流”光伏技术(十一):解析逆变器(上)

来源:索比光伏网发布时间:2018-07-05 14:14:47作者:张喆

逆变器是电力电子技术和电气技术紧密结合的产物,被广泛应用于各种领域。光伏并网逆变器是整个光伏系统的心脏,地位非常重要。本文从元器件的角度“解剖”逆变器。

1. 关键元器件清单

表 1

上表是组串、集中逆变器通用的一个关键元器件清单,和主流生产厂家。图1 是逆变器的电气拓扑图,本文按照顺序介绍各个元器件的作用和要求。


图1

2. 元器件介绍

一台逆变器的元器件排布顺序:直流开关、直流滤波、直流母线(电容)、IBGT(功率模块)、DSP(运算控制模块)、LCL或者LC滤波、交流接触器(继电器)、交流断路器,以及传感器、风机等附件。

2.1 直流开关、直流断路器

顾名思义,直流开关就是分合直流电流作用的。直流开关又称为直流快速开关或直流快速自动开关,它是一种操作和保护,能对直流额定电压600~1500V电路中直流电机、整流机组和直流馈线等进行分闸、合闸操作,并在短路、过载、逆流(反向)时起保护跳闸作用。

直流断路器有限流性能,能准确保护继电保护、自动装置免受过载、短路等故障危害。直流断路器具备的限流、灭弧能力。

需要指出的是,国内绝大部分逆变器的直流侧都选择使用直流开关,不使用只留断路器。

2.2 直流滤波

IGBT在工作时,不仅仅向交流侧传递干扰信号,同时也向直流侧传导干扰信号,直流侧的干扰信号通过电池板的铝合金边框向周围环境释放被放大的干扰信号,这样的信号不仅仅可以干扰手机通讯,干扰视频信号,也可以干扰监控信号。


当有多台逆变器并联时,如果没有直流滤波,逆变器之间会互相干扰,会产生通讯异常,造成远程无法控制。同时,逆变器对直流线缆产生的干扰,会通过各种途径耦合到交流测,对电能质量产生影响。

目前逆变器主要使用滤波电容作为滤波元器件,很少使用滤波模块。滤波电容并联在逆变器电源电路输入端,用以降低直流脉动波纹系数、平滑直流输出的一种储能器件。滤波电容不仅使电源直流输出平稳,降低了交变脉动波纹对电子电路的影响,同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰,使得电子电路的工作性能更加稳定。

滤波电容在电路中的符号一般用“C"表示。为了获得好的滤波效果,选择的滤波电容的电容量都比较大,最常用的为数百至数千微法的电解电容,在几十千赫兹甚至更高频率的场合,对频率特性的要求比对容量的要求显得重要得多。

2.3 母线支撑电容

母线支撑电容是逆变器的主要元器件,也就是我们常问起的,“XX厂家逆变器是电解的还是薄膜的”。母线电容也叫母线支撑电容,它安装在IGBT模块前端,起的主要作用稳定IGBT母线上的电压值。

如果直流输入功率突然变化,会造成直流母线和电容本身里面的寄生电感产生感应电动势,会造成直流母线上的电压大幅度妇变化。影响IBGT的工作,也影响输出电压波形。所以在IGBT前端需要并联大容量的直流母线电容。


图3 500KW逆变器的直流母线电容组

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