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太阳能发电系统安装维护。
日期:2011-6-23 20:33:27 点击:
来源:网络
作者: 未知
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深圳海纳通太阳能有限公司   易鹏
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摘  要  本文介绍了无工频隔离变压器型光伏并网发电逆变器的设计要求,分析了取消隔离变压器所带来的技
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术经济收益和必须克服的技术难点,并结合自己的设计实践和产品测试情况,介绍了基本实现方法和目前达到的技术 指标。
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关键词  光伏发电  并网逆变器  无工频隔离变压器
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前言
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近十年来国际上光伏并网发电技术取得很大进 展,日、欧、美等发达国家已安装了许多太阳能并网 发电系统。作为太阳电池方阵和交流配电系统间进 行能量变换的逆变器,其安全性、可靠性、逆变效率、 制造成本等因素对发电系统的整体投资和收益具有 举足轻重的地位。
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传统的并网逆变器在交流输出侧大多装设工频 隔离变压器,对逆变过程中产生的谐波、直流分量具 有很好的隔离效果,能够有效地满足技术标准和规 范对并网设备的要求,但是成本高、体积大、重量重, 特别是有变压器后整机逆变效率难以进一步提高。
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并网逆变器采用无变压器设计是一种最新的技 术发展趋势,近年来已开始得到应用。
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北 京 索 英 电 气 技 术 有 限 公 司 自 主 研 制 开 发 了
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无工频隔离变压器型光伏并网逆变器(
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)。该产品按照日本电气安全研究所(  )《小型分 散发电系统并网保护装置认证》的并网标准进行严格 测试验证,证实完全符合日本并网运行的要求,与带 无工频隔离变压器的同类产品比较,整机重量轻,效 率高,成本低,并具有同样的安全特性,同时还具有电 流谐波小,太阳能最大功率追踪(  )准确等特点。 对 户 用 光 伏 发 电 这 样 的 小 功 率 分 散 电 源 并 网
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装置,我国目前还没有正式颁布相关的安全技术标 准。国际上对光伏发电系统并网接口普遍采用的技
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术标准有  、  、
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和日本的《小型分散发电系统并网保护装置认证》等。 无工频隔离变压器型光伏并网逆变器设计
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硬件设计
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主回路主要由  变换和  三相逆变 回路构成。   变换控制回路控制太阳电池 的输出功率,将  的直流低电压升高至能够满足回 馈电网的直流高压,同时实现  剪贴处控制;三 相  逆变回路为电压型逆变回路,通过控制并 网时流入电网的电流,实现交流并网控制。
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控制回路的核心是新型工业级  位  ,其极 高的运算速度在满足三相电流瞬时统一  控制 要求的同时,还能够完成  、并网安全控制和故 障保护等实时性、快速性要求很高的控制功能。由于 能够实现三相电流统一控制,主回路结构得到简化, 降低了成本,提高了可靠性。
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另外,通过绝缘的  通信口,  控制回 路可与显示板和远程控制计算机通信,将并网逆变 器的工作状态、运行参数传给显示板和计算机,实现 实时数据采集、传送和显示。  显示和微动开关键 盘使用户可以直观了解装置的运行状态,简单方便 地设定各种运行参数,如图  。
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三相
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统的保护。另外,当由于太阳能供电的不稳定性或操
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作人员的误操作造成系统处于非正常状态时,系统 应可靠保护并具有自恢复能力。这些在本逆变器的 设计中都作了全面的考虑。
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对异常电网条件的响应 通过对电网电压进行实时监测,实现对过压、欠压
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等电网电压异常情况的监测,并可以设定电压高限、电 压低限和电压异常消除后再并网的延迟时间等参数。
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通过对电网频率进行实时监测,实现对过频率、 欠频率等电网频率异常情况的监测,并可以设定频 率高限、频率低限和频率异常消除后再并网延迟时 间等参数。
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针对人身安全和设备安全的最大隐患“孤岛”现 象,特别采用了被动式和主动式两种检出方式,完全 满足有关标准中反“孤岛”的相关要求。
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被动式检出方式
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被动式“孤岛”检出的基本原理是虽然在“孤岛” 出现时,系统电压频率的变化不大,但由于逆变器输 出功率和负载之间存在的细微偏差会造成电压相位 出现跳变,通过检测这种电压相位的跳变达到来判 断“孤岛”运行的出现。
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主动式检出方式
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被动式“孤岛”检出虽然能够提高并网逆变器对 “孤岛”检出的灵敏度,但在某种特殊的情况下仍不
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太阳电池  直流断路器
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三相
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逆变器
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能实现“孤岛”检出,主动式“孤岛”检出的原理是通
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驱动电路
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接口电路
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驱动电路
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过周期性的无功功率扰动输出,监测逆变器输出电 压电流的微小变化计算判断出“孤岛”运行状态。
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监控板
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控制电路 电源
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直流电流分量检出和抑制
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在  中采用了专门的直流分量检出回
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图  无变压器型太阳能并网逆变器框图
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安全性能设计 光伏并网系统需要与配电网并联运行。所以,本
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逆变器在安全设计方面,不但要考虑操作者的人身 安全和逆变器本身的故障保护,还要兼顾对电网系
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路。针对直流电流分量相对于逆变器输出的交流电 流总量非常小的特点,通过硬件回路和软件控制算 法相结合的方法检测直流分量的大小。通过直流分 量抑制控制使直流分量小于国际标准规定的  。 一旦由于意外情况造成直流分量超过  时,系统自 动进入保护状态。
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装置自身保护
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本装置设计了多种自我保护功能,对操作者人 身 安 全 和 产 品 自 身 的 可 靠 性 提 供 了 完 善 的 保 护 措 施:启动自检、直流输入极性接反、输出交流过电流、 输入输出侧浪涌抑制、过热保护、直流接地和交流漏
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电流保护。
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实现三相统一控制。
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实验数据及波形 电压电流波形,效率及谐波
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从图  可以看出逆变器输出的电流为近乎完美 的正弦波。由于是向电网注入电流,测量的波形相位
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与电压相差  。
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最大功率点追踪设计(  )  ’  :
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剪 至 控 制 技 术 又 称 最 大 功 率 点 追 踪 技 术。众所周知,太阳电池有其固有的电流电压特性曲 线,又称  特性曲线。在一定的光照下,太阳电池 流过不同的电流,相应的电池端电压也不同,所以, 与一条  曲线相对应,就会有一个太阳电池的最
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