光伏逆变器系统介绍--特变电工.ppt

光伏并网逆变系统的介绍 特变电工西安电气科技有限公司 2014年6月12日 目录 目录 一 光伏并网发电系统的介绍 三 操作人员应注意的电气安全 四 并网逆变器的操作指导 五 光伏并网逆变器的维护指导 六 逆变器故障处理与案例分析 二 光伏并网逆变器的介绍 七 三电平逆变器的简介 3 1 1光伏发电并网系统的组成 一 光伏并网发电系统的介绍 图1 1 光伏并网发电系统的组成 1 1光伏发电并网系统的组成 一 光伏并网发电系统的介绍 光伏并网发电系统由光伏组件 并网逆变器 配电系统等组成 太阳能通过光伏组件转化为直流电能 再通过光伏并网逆变器将直流电转化为与电网同频率 同相位的正弦波交流电 馈入电网实现并网发电 思考 怎样理解逆变器将直流电转换为与电网同频率 同相位的正弦波交流电 2 148 1 2光伏组件的简介 一 光伏并网发电系统的介绍 太阳能电池 它是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件 这种光电转换过程通常叫做 光生伏打效应 因此太阳能电池又称为 光伏电池 图1 2 太阳能光伏电池组件阵列 太阳能电池 3 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 2光伏组件的简介 太阳能电池的分类 太阳能电池主要包括 晶体硅电池 薄膜电池等 其中晶体硅电池又可以分为 单晶硅电池和多晶硅电池 1 3 多晶硅电池 1 4 单晶硅电池 1 5 薄膜电池 4 148 1 2光伏组件的简介 一 光伏并网发电系统的介绍 各种特点电池的对比 5 148 1 2光伏组件的简介 一 光伏并网发电系统的介绍 太阳能电池的输出特性 太阳能电池由于受外界因素 温度 日照强度等 影响很多 因此其输出具有明显的非线性 常温不同日照 相同日照不同温度 1 6 太阳能光伏阵列的伏安特性 6 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 2光伏组件的简介 太阳能电池的输出特性 常温不同日照 相同日照不同温度 1 7 太阳能光伏阵列的伏瓦特性 7 148 1 2太阳能电池的输出特性 一 光伏并网发电系统的介绍 温度相同时 随着日照强度的增加 太阳能光伏电池的开路电压几乎不变 短路电流有所增加 最大输出功率增加 日照强度相同时 随着温度的升高 太阳能光伏电池的开路电压下降 短路电流有所增加 最大输出功率减小 此外 无论在任何温度和日照强度下 太阳能光伏电池板总有一个最大功率点 温度 或日照强度不同 最大功率点位置也不同 8 148 1 3光伏组件的PID效应 一 光伏并网发电系统的介绍 PID是英文PotentialInducedDegradation的缩写 指的是组件电势诱导衰减 9 148 组件长期在高电压作用下使得玻璃 封装材料之间存在漏电流 大量电荷聚集在电池表面 使得电池钝化效果恶化 导致Isc Voc降低 进而导致电池板输出功率低于设计要求 10 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 3光伏组件的PID效应 影响PID的因素很多 环境温度 湿度 组件方阵系统电压的高低 接地方式等都是影响PID效应的关键因素 PID现象作为光伏技术发展过程中正常出现的一个技术问题 完全可以通过技术手段解决 而不会成为阻碍光伏事业发展的障碍 而通过解决PID问题 使光伏组件更为可靠 使光伏产业更能长久的发展 1 4 1汇流箱的作用 一 光伏并网发电系统的介绍 1 8 特变电工光伏汇流箱 对于大型光伏并网发电系统 为了减少光伏组件与逆变器之间连接线 方便维护 提高可靠性 一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置 11 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 9 特变电工光伏汇流箱铭牌 特变电工光伏阵列智能汇流箱铭牌如图1 32所示 其中H代表汇流箱 16指汇流箱输入为16路 10是指每路标称电流为10A 输入范围 0 15A 1000指的是最大直流输入电压为1000V AD是产品型号 IP65的含义 IngressProtection的缩写 IP等级是针对电气设备外壳对异物侵入的防护等级 1 4 2汇流箱铭牌的介绍 12 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 10 汇流箱内部结构 1 11 汇流箱结构电路图 1 4 3汇流箱内部结构与结构电路图 13 148 中 一 光伏并网发电系统的介绍 故障1 热斑效应 非电气故障 由于某路阵列电池板被遮挡或其他非电气原因 导致该支路输出电压降低 引起汇流箱中其他正常汇流支路的电流倒灌到该支路上 影响电池板的寿命 故障2 接入线正负方向错误 由于施工时的大意 导致某路汇流支路正负接错 结果该路阵列直接成为负载 严重影响电池板寿命或烧毁 1 4 4汇流箱常见故障 14 148 1 4 4汇流箱常见故障 一 光伏并网发电系统的介绍 故障3 太阳能电池板对地短路 电气故障 由于电池板质量问题或阵列输出线对地短路导致漏电流存在 导致对应电池板输出能力降低 成为整列组合中的负载 结果该导线负载过大 可能烧毁 如果在整列中出现多处接地 有可能导致出现接地回路 出现线路烧毁 故障4 配电柜接线错误 由于配电柜某路正负接错 引起其他汇流箱电流倒灌到该汇流支路 如果没有相关器件保护 汇流箱烧毁将不可避免 15 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 4 5汇流箱的维护 防雷模块的维护 目测防雷模块下端绿色标记是否变红 变红说明防雷模块失效 需要进行更换 紧固防雷模块的端子 清理灰尘 断路器的维护 维护时间间隔 第一次1个月 第二次以后12个月 检查断路器操作是否灵活 使用吹风枪清理表面积尘 维护时间间隔 第一次1个月 第二次以后12个月 汇流箱箱体的维护 观察汇流箱箱体防腐漆有无缺失 如有缺失及时补缺 确认胶条连接牢固 清理汇流箱内灰尘 维护时间间隔 第一次1个月 第二次以后12个月 16 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 5 1直流配电柜 1 12 直流配电柜在光伏发电系统中的应用 17 148 一 光伏并网发电系统的介绍 直流配电柜在整个光伏系统中也是一个很重要的环节 起到了二级汇流的作用 在应用中可以对上下级起到保护的作用 直流配电柜的作用 1 5 1直流配电柜 18 148 8汇1或10汇1 模块化前维护设计 输入电压电流检测功能 RS485 各输入断路器状态检测 一 光伏并网发电系统的介绍 图1 13 直流配电柜电路框图 1 5 1直流配电柜 19 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 5 1直流配电柜 直流配电柜的主电路框图如上图1 13 所示 光伏组件通过汇流箱汇流后输入直流配电柜的直流正极和负极输入端 直流配电柜通过直流专用断路器将直流电送入直流配电柜的正极母排和负极母排集中汇流 然后汇流后的正负母排接逆变器的输入端 直流配电柜可根据客户的不同需求进行定制 以满足客户的各种功能需求 20 148 一 光伏并网发电系统的介绍 1 5 2直流配电柜的维护 防雷模块的维护 目测防雷模块下端绿色标记是否变红 变红说明防雷模块失效 需要进行更换 紧固防雷模块的端子 清理灰尘 断路器的维护 维护时间间隔 第一次1个月 第二次以后12个月 检查断路器操作是否灵活 使用吹风枪清理表面积尘 维护时间间隔 第一次1个月 第二次以后12个月 供电检查 定期检查直流配电柜供电是否正常 特别是带风机的直流配电柜应格外重视 维护时间间隔 第一次1个月 第二次以后12个月 21 148 光伏并网逆变器的概述 二 光伏并网逆变器的介绍 TBEA GC 500KTL 直流柜 逆变柜 电抗柜 交流柜 500KW逆变器共有四部分组成 1 直流柜2 逆变柜3 电抗柜4 交流柜 22 148 1 逆变器关键名词的含义 二 光伏并网逆变器的介绍 THD MPPT 逆变器的效率 低电压穿越 孤岛效应 23 148 THD 二 光伏并网逆变器的介绍 THD THD是TotalHarmonicDistortion的缩写 THD表示 电流谐波总畸变率 其中为总谐波电流的有效值 为基波电流有效值 其定义为 THD反映了光伏并网逆变器输出交流电的干净程度 其THD越小越好 根据相关的标准要求 500KTL的额定负载电流THD 3 24 148 MPPT 二 光伏并网逆变器的介绍 MPPT是MaximumPowerPointTracking的英文缩写 中文含义为 最大功率点的追踪 MPPT实质上是一个自寻优过程 即通过控制阵列端电压 使阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率 太阳能电池阵列的开路电压和短路电流在很大程度上受日照强度和温度的影响 系统工作点也会因此飘忽不定 这必然导致系统效率的降低 为此 太阳能电池阵列必须实现最大功率点的跟踪控制 以便阵列在任何当前日照下不断获得最大的功率输出 MPPT 25 148 MPPT 智能的最大功率跟踪技术 二 光伏并网逆变器的介绍 步长寻优 按照光伏电池P V曲线图的斜率自动调整电压扰动步长 其中dk为调节系数 如右图 当功率点位于最大功率点的右侧时 直流电压以一较大步长的扰动量减少 随着靠近最大功率点 自动减小扰动步长 26 148 逆变器的效率 二 光伏并网逆变器的介绍 逆变器效率等于转换效率和MPPT效率的乘积 既要提升逆变器转换效率 也要提升MPPT的效率 逆变器的总损耗 27 148 低电压穿越 二 光伏并网逆变器的介绍 低电压穿越 逆变器交流侧电压跌至0时 逆变器能够保证不间断并网运行0 15S后恢复至标称电压的20 整个跌落时间持续0 625S后逆变器交流侧电压开始恢复 并且电压在发生跌落后2S内能够恢复到标称电压的90 时 逆变器能够保持不间断并网运行 GB T19964 2012 28 148 孤岛效应 二 光伏并网逆变器的介绍 孤岛效应 所谓孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时 停电线路由所连的并网发电装置继续供电 并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛现象 29 148 2 主回路的简介 二 光伏并网逆变器的介绍 30 148 2 主要的电气参数 二 光伏并网逆变器的介绍 31 148 1 逆变器直流柜简介 二 光伏并网逆变器的介绍 图2 1 逆变器直流柜的内部结构图 直流断路器 直流EMI滤波器 直流霍尔传感器 放电电阻 直流防雷模块 32 148 内部器件介绍 直流断路器 二 光伏并网逆变器的介绍 直流断路器的作用 正常情况下接通和断开高压电路中的空载及负荷电流 在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合 迅速切断故障电流 防止事故扩大 从而保证系统安全运行 图2 2 ABB型断路器 33 148 二 光伏并网逆变器的介绍 直流断路器 图2 3 直流断路器 直流断路器的操作把手的中间位置为 tripped 该位置表示 脱扣 那么需要进行手动复位 直流断路器 如果断路器脱扣 那么需要进行手动复位 需要先将断路器的把手打到 off 位置 34 148 二 光伏并网逆变器的介绍 直流EMI滤波器 图2 4 直流EMI滤波器 逆变器工作时 IGBT不仅向交流传递干扰 同时也向直流端传递干扰 如果没有直流端滤波器 直流端干扰通过电缆直接传到电池板上 干扰会通过电池板组件直接向空中辐射 造成大范围的空间干扰 可能会对空中飞行器和附近地面通信造成干扰 该干扰会直接影响到电池板的性能和寿命 降低电池板的效率 电池板的大面积布置 产生各种寄生参数 外界及其他逆变器工作时对直流端干扰很容易被电池板捕获 并直接传递到逆变器上 影响逆变器的稳定工作 直流EMI滤波器的作用 35 148 电阻 二 光伏并网逆变器的介绍 图2 5 电阻 电阻的参数 36 148 二 光伏并网逆变器的介绍 放电电阻的工作原理 图2 6 光伏并网逆变器主电路结构拓扑图 电阻 逆变器停止工作时 为直流支撑电容提供放电的回路 把直流支撑电容所存储的电能释放掉 37 148 二 光伏并网逆变器的介绍 直流霍尔传感器 直流霍尔传感器端子的含义 图2 7 直流霍尔传感器 38 148 二 光伏并网逆变器的介绍 直流防雷模块 图2 8 直流防雷模块 直流防雷模块的主要参数 39 148 2 功率柜的简介 二 光伏。