1、合肥陽光電源有限公司研發(fā)中心李維華2009.07.13,第二講:光伏并網逆變器原理,一、常見光伏并網逆變器的拓撲結構二、光伏并網逆變器相關技術要點2.1效率2.2直流輸入電壓適應范圍2.3可靠性（保護配置方式和種類）2.4并網電流諧波2.5逆變控制策略2.6最大功率點跟蹤方式2.7鎖相技術特點2.8孤島效應檢測技術2.9監(jiān)控軟件和附件三、陽光電源相關產品介紹四、相關業(yè)績,報告內容,光伏并網發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、光伏并網逆變器、計量裝置及配電系統(tǒng)組成。太陽電池產生直流電能。通過光伏并網逆變器直接將電能轉化為與電網同頻、同相的正弦波電流，饋入電網。,一常見光伏并網逆變器的拓樸結構,直接逆變系統(tǒng),工頻

2、隔離系統(tǒng),一常見光伏并網逆變器的拓樸結構,高頻隔離系統(tǒng),多DC-DC（MPPT）、單逆變系統(tǒng),高頻升壓不隔離系統(tǒng),一常見光伏并網逆變器的拓樸結構,1.1直接逆變系統(tǒng),1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,直接逆變系統(tǒng)的優(yōu)缺點,優(yōu)點：省去了笨重的工頻變壓器：高效率（97%）、重量輕、結構簡單。成本低。缺點：(1)太陽電池板與電網沒有電氣隔離，太陽電池板兩極有電網電壓，對人身安全不利。(2)直流側太陽電池MPPT電壓需要大于350V。這對于太陽電池組件乃至整個系統(tǒng)的絕緣有較高要求，容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,1.2工頻隔離系統(tǒng),1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,優(yōu)點：使用工頻變壓器

3、進行電壓變換和電氣隔離，具有以下優(yōu)點：結構簡單、可靠性高、抗沖擊性能好、安全性能良好、直流側MPPT電壓等級一般在200V-800V。缺點：(1)系統(tǒng)效率相對較低。(2)笨重。,工頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,1.3高頻隔離系統(tǒng),1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,優(yōu)點：同時具有電氣隔離和重量輕的優(yōu)點，系統(tǒng)效率在93左右。缺點：(1)由于隔離DC/AC/DC的功率等級一般較小，所以這種拓樸結構集中在5KW以下；(2)高頻DC/AC/DC的工作頻率較高，一般為幾十KHz,或更高，系統(tǒng)的EMC比較難設計；（3)系統(tǒng)的抗沖擊性能差。,高頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點,1常見光伏并網逆變器的拓樸

4、結構,1.4高頻升壓不隔離系統(tǒng),1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,優(yōu)點：和第一種拓樸結構類似，由于省去了笨重的工頻變壓器，所以可以帶來以下優(yōu)點：高效率、重量輕。同時加入了BOOST電路用于DC/DC直流輸入電壓的提升，所以太陽電池陣列的直流輸入電壓范圍可以很寬（150V-450V）。這種拓撲結構越來越成為市場的主流。缺點：(1)同樣，太陽電池板與電網沒有電氣隔離，太陽電池板兩極有電網電壓。(2)使用了高頻DC/DC，EMC難度加大。,高頻升壓不隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,優(yōu)點：同高頻不隔離系統(tǒng)由于具有多個DC-DC電路，適合多個不同傾斜面陣列接入，即陣列1n可以具有不同的M

5、PPT電壓，十分適合應用于光伏建筑。N一般為2或3。缺點：同高頻不隔離系統(tǒng),1.5多DC-DC（MPPT）、單逆變系統(tǒng),1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,采用工頻變壓器隔離的大功率三相并網逆變器系統(tǒng)10-500KW,1.6三相并網逆變器采用工頻變壓器的技術方案,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,2005年全球1818MW光伏組件其中并網逆變器市場為60億人民幣,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,1.7、產業(yè)情況全球生產逆變器的著名廠商大約有20家：德國SMA荷蘭Mastervolt奧地利Fronius德國conergy德國KACO日本Sharp加拿大Xantrex瑞士Asp西班牙Ingeteam其它

6、如京瓷、三菱、Satcon、Solarmax、delta、Sunways,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,典型產品介紹：3KW6KW,KACO（直接逆變）,SMA（工頻隔離）,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,Mastervolt（高頻隔離）,SHARP（Boost升壓）,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,西門子750KW,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,Satcon公司500KW,Xantrex500KW,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,SMA1000KW,1常見光伏并網逆變器的拓樸結構,光伏并網逆變器中常用的效率概念：最大效率max：逆變器所能達到的最大效率歐洲效率euro：按照在不同功率點效

7、率根據加權公式計算加州效率cec：按照不同功率，不同直流電壓點效率計算MPPT效率mppt：反應逆變器最大功率點跟蹤的精度整機效率tot：在某個直流電壓下euro和mppt乘積,2.1轉換效率,二、光伏并網逆變器相關技術要點,SG100K3的效率：,最大效率max：96.27%歐洲效率euro：95.38%,SG5K的效率：,最大效率max：94.7%歐洲效率euro：94.2%,二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.1轉換效率,2.2直流輸入電壓范圍,二、光伏并網逆變器相關技術要點,具體設計系統(tǒng)串聯(lián)數(shù)時綜合考慮以下幾個因素：,溫度的影響：需要保證在夏天和冬天的MPPT范圍效率的影響：盡量考慮逆

8、變器的最優(yōu)效率工作點導線的損耗：電壓越高，損耗越少。,概念：MPPT工作電壓范圍：逆變器MPPT的搜索范圍直流電壓范圍：系統(tǒng)能夠工作的最低電壓至最高電壓最高系統(tǒng)開路電壓：系統(tǒng)能承受的最高直流電壓,舉例如下：SG100K3:450V880VDC，一般推薦陣列開路電壓配置為700V左右。（44V開路電壓為16串）SG5K:220V780VDC，一般推薦陣列開路電壓配置為530V左右。（44V開路電壓為12串）,2.2直流輸入電壓范圍,二、光伏并網逆變器相關技術要點,保護類型：電網電壓過欠壓電網電壓過欠頻交流短路保護孤島效應保護逆變器過熱保護直流極性反接保護逆變器過載保護逆變器對地漏電保護,2.3可

9、靠性（保護配置方式和種類）,二、光伏并網逆變器相關技術要點,SG100K3:3%在額定負載時SG5K:4%在額定負載時,2.4輸出正弦波失真度,電網對于并網發(fā)電系統(tǒng)的諧波要求很高，按照目前光伏并網逆變器的相關國際標準要求：一般在額定功率時，要求并網電流諧波5%。,二、光伏并網逆變器相關技術要點,光伏并網逆變器控制系統(tǒng)結構框圖,MPPT環(huán)最大功率跟蹤直流電壓外環(huán)直流電壓穩(wěn)壓交流電流內環(huán)快速跟蹤電流限流控制交流電壓前饋實現(xiàn)無差拍電流控制,2.5逆變控制策略,二、光伏并網逆變器相關技術要點,1.核心控制思想是通過對直流電壓的擾動，判斷直流功率的變化，從而搜索到最大功率點。,2.6最大功率點跟蹤（MP

10、PT）,2.具體的方法：采用精度高于0.1的電能專用采樣芯片,二、光伏并網逆變器相關技術要點,使用電壓比較器和施密特觸發(fā)器進行整形，得到和電網電壓完全同頻同相的方波。,2.7鎖相技術特點,使用DSP芯片的CAPTURE口進行捕獲。軟件中檢測到電網頻率和相位。調整并網電流的頻率和相位，從而使得并網電流和電網電壓同頻，相位差180。,二、光伏并網逆變器相關技術要點,被動檢測：電網電壓的幅值、頻率和相位。當電網失電時，會在電網電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)上，產生跳變信號，通過檢測跳變信號來判斷電網是否失電。,2.8孤島效應檢測技術,主動式檢測方法：指對電網參數(shù)產生小干擾信號，通過檢測反饋信號來判斷電網

11、是否失電，其中一種方法就是通過在并網電流中注入很小的失真電流。通過測量逆變器輸出的電流的相位和頻率，采用正反饋的方案，加大注入量。從而在電網失電時，能夠很快地檢測出異常值。,逆變器中同時具有兩種軟件解決方案,二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.9監(jiān)控軟件和附件,二、光伏并網逆變器相關技術要點,工業(yè)級監(jiān)控主機,二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.9監(jiān)控軟件和附件,通訊協(xié)議采用MODBUS協(xié)議。,提供基于Windows2000和xp的多機版監(jiān)控軟件。,可提供包括逆變器在內的整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的“三遙”方案。,中英文界面，操作直觀友好。,自動翻屏功能，具有良好地展示效果。,可監(jiān)控其他站控層設備，實現(xiàn)整

12、個電站的遠程監(jiān)控；,二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.9監(jiān)控軟件和附件,遠程通訊手段靈活，功能強大GPRSEthernet以太網SMS短信報警E_mail數(shù)據采集和報警Excel電子表格報表可免費提供通訊協(xié)議，協(xié)助客戶二次開發(fā),二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.9監(jiān)控軟件和附件,二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.9監(jiān)控軟件和附件,光伏陣列防雷匯流箱（412路）,二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.9監(jiān)控軟件和附件,光伏陣列防雷匯流箱（二）,二、光伏并網逆變器相關技術要點,2.9監(jiān)控軟件和附件,單相：SG1K5TL,SG2K5TL,SG3K,SG5K,SG6K,三、相關產品介紹,三相：SG

13、10K3,SG30K3,SG50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL,SG1000KHV,所有產品具有CE認證。其中，SG100K3通過TUV認證，SG30K3,SG50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL通過意大利DK5940認證。,高頻升壓不隔離拓撲結構,三、相關產品介紹,SG1K5TL,SG2K5TL光伏并網逆變器,SG3K光伏并網逆變器,三、相關產品介紹,工頻隔離拓撲結構,SG5K,6K-C光伏并網逆變器,三、相關產品介紹,工頻隔離拓撲結構,室內型,SG5K,6KB光伏并網逆變器,三、相關產品介紹,工頻隔離拓撲結構,室外型,SG10K3,三、相關產品

14、介紹,工頻隔離拓撲結構,SG30K3/SG50K3,三、相關產品介紹,工頻隔離拓撲結構,SG100K3光伏并網逆變器,三、相關產品介紹,工頻隔離拓撲結構,SG250K3,三、相關產品介紹,工頻隔離拓撲結構,SG500KTL大型光伏并網逆變器,三、相關產品介紹,直接逆變，無變壓器隔離拓撲結構,工頻隔離拓撲結構,SG500K3,三、相關產品介紹,三、相關產品介紹,SG1000KHV,1MW整體解決方案,三、相關產品介紹,SG1000KHV的布局,SG1000KHV主電路框圖,三、相關產品介紹,四、光伏并網逆變器業(yè)績,公司業(yè)績,奧運鳥巢并網100KW發(fā)電項目,西班牙5MW、3MW并網發(fā)電項目,5MW

15、項目使用50臺SG100K33MW項目使用120臺SG10K3-SG50K3,上海申能1.2MW并網發(fā)電系統(tǒng),無錫尚德300KW并網發(fā)電系統(tǒng),上海崇明島60KW并網發(fā)電系統(tǒng),上海首臺光伏并網發(fā)電系統(tǒng)（奉賢電力局10KW）,上海電力學院5KW,深圳新天廠房100KW,上海太陽能廠房100KW,國家發(fā)改委新樓100KW,安徽省委半島新村3KW光伏并網示范電站,零能耗住宅在上海,陽光樓頂35KW并網發(fā)電系統(tǒng),陽光產業(yè)基地500KW并網系統(tǒng),上海科學會堂10KW光伏并網,項目描述:上?？茖W會堂10KW光伏并網，采用光伏并網逆變電源SG5K兩臺。,廊坊航天人才中心120KW并網系統(tǒng),項目描述:廊坊航天人

16、才中心120KW光伏并網項目，我司配套光伏并網逆變器SG50K32臺、SG20K31臺等相關設備。,上海太陽能3KW2并網發(fā)電系統(tǒng),項目描述:上海太陽能3KW2并網發(fā)電系統(tǒng).,上海人民政府20KW,項目描述:上海市市政府東西兩個門衛(wèi)室屋頂?shù)年嚵姓掌?。（配備兩臺SG10K3).,內蒙古烏海市光伏并網項目,項目描述:內蒙古烏海市50KW光伏并網項目，采用SG5K-C光伏并網逆變電源12套。采用天津津能非晶硅電池組件。,東方汽輪機廠并網項目,項目描述:東方汽輪機廠30KW光伏并網項目，我司配套并網逆變器SG10K3若干套。,普樂新能源并網項目,項目描述:蚌埠普樂新能源太陽能并網項目，應用我司SG1K5TL，SG3K光伏并網逆變電源。采用非晶硅組件。,北京五棵松體育中心光伏并網發(fā)電項目,項目描述：北京五棵松