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光伏逆变器原理图

2017-06-27 15:20分类:电工基础知识 阅读:

 

并网光伏逆变器的根柢计划
  不管选用何种技能,逆变器的根柢计划都很了解,且十分相似。其间心便是将直流电压(光伏组件)改换成沟通电压(可并网)的进程。在改动的进程中,不断地改换直流电的正负极联接,然后构成方向改动的沟通电。所以,逆变器的要害部件是桥接开关(晶体管元件,见图1:a)),这个开关桥的一侧联接输入的直流电源,在另一侧联接沟通电网。在作业进程中,只需两个相对的开关能够一同关闭。
  假定将此开关桥的开关速度设置成与电网频率一样,则有理论上能够将桥的输出侧与电网联接。可是,由于这么输出的电流是方波,且强度没有改动,因而需求在输出端设备一个具有铁芯的电感器,用以将输出电流操控变成正弦波形状。桥的断开选用脉冲进程进行,然后构成与脉冲有关的较小电流重量。这么的电流重量能够对电感器的电流进行操控。脉冲的频率通常为20KHz , 这么就彻底能够构成50Hz的电流,见图1:b)。
  关于光伏逆变器来说,还有一个十分首要的设备不能丢掉:输入端的电容器,见图1: c ) 。电容器的效果是贮存电能,确保来自觉电侧的电流持续一同供应桥接开关,并通过与电网频率同步改动的桥进入电网。只需在输入电容器的容量满足大的状况下,才干够确保光伏发电系统的持续、正常作业。

图1:光伏逆变器的根柢计划
  图2描绘了可用于直接并网的逆变器的根柢功用。但在实习运用中,输入电压的计划具有必定的捆绑性。关于并网发电运用,其输入电压有必要在任何时刻都高于电网的峰值电压。当电网电压的有用值为250V时,抵达正常并网恳求的发电源侧的最低电压应为354V。
  与规范逆变器的根柢计划纷歧样,直接并网逆变器有许多办法来调整或跋涉输入电压计划。常用的逆变器技能计划与构造都各纷歧样:

图2:最常用的逆变器电路图表一览
  上面说到的逆变器拓朴构造不只在电气隔绝方面纷歧样,在可抵达的功率、对电压的依托性等方面也各纷歧样。因而,没有一同的公式来界定何种逆变器计划是最优良的计划,用户有必要要思考到详细运用的逆变器特性。
  无隔绝变压器光伏逆变器的技能要害
  现在,只需光伏发电站计划合理,彻底能够经济作业。直接并入电网的无变压器型逆变器由于其低本钱、高功率而日益遭到注重。可是,该技能依然被以为是“有疑问的”。这一点将鄙人面进行查验和阐明。
  变压器将电能转化成磁能,再将磁能转化成电能。在输入与输出端之间设备的电气隔绝设备致使的能量丢掉可抵达1%,乃至高达2%。因而,无变压器型逆变器的作业功率要比变压器型逆变器高。这种技能还有许多其它的长处,例如资料耗费少、重量轻等。
  言而总归,无变压器型逆变器相对体积较小、重量较轻、报价也比照廉价,在许多方面都比变压器型逆变器更具优势。尽管光伏发电站的作业和安全性都不需求选用电气隔绝办法,在计划直接并网的逆变器时仍是应当思考到以下几个方面。

图5:外观一样,内部电路纷歧样:变压器型和无变压器型两种Sunny Boy功率特性。
  正常作业状况下的漏电电流
  将来自光伏组件的电压选用高频率(20kHz)改换进程中,高频电压应对等于电网电压峰值;这些电压在逆变器内部被以为是搅扰,滤波器能够阻断这些搅扰,避免其进入电网。(电工之家http://)但有理论上,阻挠来自觉电电源侧的直流重量进入沟通电网是不或许必定完毕的。
  这么,依据所选用逆变器构造的纷歧样,在沟通输出中也将存在纷歧样的对地直流电压重量。假定太阳能电池组和/或许其接线端对地存在沟通电压,将发作“漏电电流”,通过寄生电容流向电池组接地址。

图6:Sunny Boy 2100TL逆变器光伏电池组对地电压

图7:Sunny Boy 5000TL HC多组串逆变器光伏电池组对地电压
  下面咱们以Sunny Boy 2100TL和Sunny Boy 5000TL HC两种逆变器为例。如上图所示。这两种逆变器的作业会在其电子有些发作与时刻有关的电势,它们的光伏组件对地电压也纷歧样。Sunny Boy 2100TL选用H型桥构造,加在光伏组件上的电压为电网电压有用值的一半。
  多组串逆变器SB5000TL HC则选用电容半桥构造。桥的中线直接联接在电网的中线上。这么的效果便是发作的对地电压仅仅50Hz的低电压值,其重量仅仅电网电压很小的一有些,只恰当于变压器拓扑构造中的电压纹波量。
  除了电网电压跋涉方面的思考,漏电电流的巨细还取决于光伏组件寄生电容的巨细,该电容值巨细与电池面积及组件与边框之间的间隔有关。因而,关于漏电电流状况,应当在计划系统时就细心思考逆变器的构造和光伏组件规范。面积越大、电池与光伏组件边框之间的间隔越小,发作的漏电电流就越大。无边框构造光伏组件的漏电电流值很低。可是,设备在不锈钢箔上的非晶电池会发作很大的漏电电流。
  外部条件也会对漏电电流发作影响,因而不行避免会发作必定的动摇。假定沉淀物或许清洗液弄湿了光伏组件,漏电电流就会添加;这些液体中的电子物质成分缩短电池与电池间的间隔,构成漏电电流添加。
  总归,光伏组件在作业时的漏电电流(正常状况下)取决于许多作业条件,没有定值来衡量。以H型桥逆变器(如Sunny Boy 2100TL)为例,在作业进程中光伏组件的漏电电流值在1-30mA/KWp计划内。
  光伏组件中的缺陷电流
  在并网运用的光伏电站中,只能运用电池片与边框有牢靠绝缘的光伏组件。组件要具有双倍或超强的绝缘办法,而且要充沛思考光伏组件的系统耐压性,以确保即便在光伏系统作业状况下也能够触摸组件外表,不会构成风险。现在,悉数的光伏组件能够抵达Ⅱ级防护,在挑选时并没有太严峻的捆绑。
  如上所述, 关于无变压器型逆变器,在作业韶光伏组件上的电压可所以叠加了沟通电网的同步电压值。当触摸组件外表时,或许会发刁难地的缺陷电流。假定组件的绝缘满足好,通常来说很难有这么的电流发作。可是,缺陷电流放电的强度会随一些条件的改动而添加,如光伏电池间隔缩短(这种状况下通明玻璃或塑料板厚度削减)、触摸面积添加等。比方:由于清洗光伏组件的液体中富含导电物质,会构成导电面积拓宽,然后致使意外的缺陷电流。在这种状况下尽管无法对风险电流预先查看,但假定发作意外会构成必定的风险。为了避免由此(相似俄然从梯子上掉下来等)发作的安全风险,也为了避免风险,在缔造光伏并网发电系统时,用户应当遵照以下进程:
  1)将光伏组件的边框以及别的导电气有些与接地线联接
  2)在对系统进行维护或对光伏组件进行收拾时,断开逆变器与电网的联接
  有了这些维护办法,人员安全就能够得到彻底的确保。计划精细的无变压器型逆变器还有额定的维护,即便逾越电气隔绝型逆变器恳求的安全规范,也勿需忧虑安全疑问。
  在该类型逆变器中, 要对组件或许发作的DC或AC漏电电流进行持续监测, 一旦发作缺陷电流( 大于3 0mA) , 逆变器当即断开与电网的联接。可是,实习运用中对缺陷电流的监测比简略监测漏电电流巨细更为杂乱。漏电电流在系统作业状况下是随时改动的,在并网之前无从得知其时的数值。因而,在每次逆变器接入电网前,会查看光伏组件的绝缘电阻。只需当绝缘电阻逾越恳求的电阻值( 大于1M欧姆)时,才干证实没有缺陷电流写入电网,这时能够联接电网。因而,辨认缺陷电流不只通过监测漏电电流的添加,还要通过丈量电流的改动率来得悉。悉数缺陷电流监控设备都有必要具有漏电电流查看功用(两层的),各监测系统有必要能够独立辨认缺陷电流。这么,人身安全就会得到更多的确保。RCD维护在调试往后很少或许根柢不需求再进行人工查验,但上述维护办法远比通常的RCD维护更有用。
  进入沟通电网的直流重量
  直接与电网并接,通常会致使直流电直接进入沟通电网。该直流电成分会影响电网上的设备( 局域电网变压器) 的正常作业和RCD的作业特性,一同会使与电网并接的用电器中的变压器发作内讧,发作磁饱满,而这并不是用电器所恳求的运用环境。尽管这种状况不必定会损坏设备,但可致使使发起电网中避免直流成分的维护设备作业。所以,理论上并网型逆变器都设置有避免直流电进入电网的避免办法(通过50Hz变压器或电容器进入电网)。
  还有一点十分首要,即逆变器向电网送入直流电的才干不只仅取决所以不是存在隔绝变压器。而与电容器相联络,变压器仅仅能够在电气隔绝的状况下传输功率。实习上,咱们关怀的是电路中的电气部件向电网输入直流电流的才干。关于直接与电网联接的高频变压器型逆变器,通常的逆变桥不管是不是有变压器,都能够向电网运送直流电流。
  关于SMA逆变器,电容是桥的一有些。变压器型逆变器的变压器设置在桥的电网侧,然后只能向电网供应沟通电流(如Sunny Boy 5000TLHC和悉数变压器型逆变器)。
  即便逆变桥发作缺陷,也不或许向电网持续送入直流电流。要素是逆变器中串连的两个双极继电器会在这种状况下堵截与电网的联接,该计划运用于悉数SMA无变压器型逆变器。假定继电器失效,桥的短路会构成过流发作,逆变器中的过载维护(过载开关)仍会发起,并堵截与电网的联接。

光伏逆变器原理图
  定论
  选用无隔绝变压器型逆变器的光伏电站,具有发电量很高的长处。就安全而言,彻底能够与选用物理电气隔绝设备的发电站相媲美。由于内部选用了完善的人员维护设备,该设备的驱动由来自具有主动监测漏电电流功用的系统完毕,维护才干愈加志趣。在计划光伏电站时,要充沛思考如下几点:
  ● 选用绝缘好的光伏组件和电缆(Ⅱ级维护)
  ● 将光伏组件和/或许光伏组件边框与接地联接
  ● 选用具有完善缺陷电流查看、监控的无变压器型逆变器
  ● 留心电容与电网联接时,需监测送入电网的直流重量
  ● 当需求在电源接点进行缺陷电流查看时,应留心组件作业时的漏电电流(如设置漏电电流监测值为100mA或更高)
  ● 在对光伏发电站进行修补时,要断开逆变器
  由于光伏发电站出资收回周期首要取决于发电量,可见逆变器的改换功率尤为首要。鉴于SMA系统的条件优势,无变压器型逆变器将在光伏商场的竞赛中占有愈加首要的方位。

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