100KW光伏逆變器硬件選型方案介紹

1、100KW光伏逆變器硬件選型方案介紹建議選擇1200V IGBT雙管，構(gòu)成100KW的總功率輸出。單臺100KW逆變器設(shè)計IGBT：選擇 FF600R12IE4（3 支）驅(qū)動器：2SP0320T2A0-FF600R12IE4（3 支）與 IGBT 行程一對一連接母線電容根據(jù)貴司的設(shè)計需求，推薦EPCOS金膜電容產(chǎn)品：金膜電容B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85 度/100,000 116*173建議使用4并聯(lián)進(jìn)行，無需均壓處理按照貴司給定的開關(guān)頻率5000Hz，輸出電流150A、調(diào)制比0.85、功率因數(shù)0.98，母線 電壓650Vdc，輸出電壓380Vac，最高使

2、用環(huán)境溫度50度進(jìn)行仿真計算，結(jié)果如下： licrosoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls：S文件9 編輯 視圖9 插入（1）格式工具（1）數(shù)據(jù)）窗口 幫助!1i以312母。01乂亳力，力夕，0 1篋_dHiia 4P7%也b1 Arial 10 B / U 莖，；：=尸Rthhs &IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution

3、 FF600R12IE4日 陷O DiodeIGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution FF600R12IE4日 陷O Diodetemperature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambient for Ta = 50C and a give

4、n heat sink口叫 phase leg current Armshow to read the diagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase leg current at the given operation and cooling conditions.圖一 IGBT模塊內(nèi)部溫度分布圖假定選定的散熱器Rch=0.044k/w的前提下，當(dāng)輸出電流150A時，IGB

5、T的最大結(jié)溫為70.6度，IGBT的殼溫為62.3度，散熱器的溫度為60.2度。：15文件9 編輯幽）視圖9 插入復(fù)）格式）工具復(fù)）數(shù)據(jù)也）窗口世）幫助:Arial 10FF600R12IE4one cycle of output frequency show to read the diagram:IGBT結(jié)溫溫度紋波圖圖The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state co

6、nditions./旦|毒國春苴纜工二，JI幽juncton-enw2 詈=e3,PP一e【d】IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature ripple：15文件9 編輯幽）視圖9 插入復(fù)）格式）工具復(fù)）數(shù)據(jù)也）窗口世）幫助:Arial 10FF600R12IE4one cycle of output frequency show to read the diagram:

7、IGBT結(jié)溫溫度紋波圖圖The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions./旦|毒國春苴纜工二，JI幽juncton-enw2 詈=e3,PP一e【d】IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter a

8、pplicationsjunction temperature ripple圖二表明，在給定工作條件下，IGBT結(jié)溫的最大結(jié)溫，最小結(jié)溫分別是70.6度和67.9度, 溫度紋波為2.8度。圖三IGBT損耗結(jié)果圖三，表示IGBT模塊在給定工作條件下，最終的損耗為：230.3W。其中IGBT的通態(tài)損耗 為66.1W，開關(guān)損耗為86.6W，反并聯(lián)二極管的通態(tài)損耗為14.2W，開關(guān)損耗為59.3W，IGBT 內(nèi)部焊線的損耗為4.22W。因此，三相逆變器總的損耗P=6*230.3=1381.8W.在輸出150A電流時，IGBT的最大結(jié)溫小于150度，滿足使用要求。說明：實際上許多廠家的并網(wǎng)逆變器采用有并

9、網(wǎng)變壓器和無并網(wǎng)變壓器并網(wǎng)兩種模式，因 為無變壓器對的輸出電壓小，對逆變器輸出電流的能力較強(qiáng)，因此，僅以無并網(wǎng)變壓器為 列，逆變器輸出電壓270V，經(jīng)過三角轉(zhuǎn)星型變壓器轉(zhuǎn)換成380V然后并網(wǎng)。國家標(biāo)準(zhǔn)考慮 的電網(wǎng)波動范圍為（一10%7%）,最小持續(xù)時間10s,因此并網(wǎng)時候，需要考慮10%的過 載情況。按照貴司給定的開關(guān)頻率5000Hz，因為過載持續(xù)時間10s,此時對IGBT而言屬于穩(wěn) 定工作狀態(tài)，因此輸出電流235A、調(diào)制比0.85、功率因數(shù)0.98,母線電壓450Vde （業(yè)內(nèi)均 采用450Vde）,輸出電壓270Vae,最高使用環(huán)境溫度50度進(jìn)行仿真計算，結(jié)果如下：licrosoft Ex

10、cel -工POS工2g （英文版最新）.區(qū)工田：S文件9 編輯 視圖9 插入復(fù)）格式電）工具（1）數(shù)據(jù)也）窗口也）幫助七原2I 34L舉U Y上之 31 I I地小77% 3事Mial 10 | B / U 六，：= =Rthhs &IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution FF600R12IE4日 IGBT Power Simulation for Infi

11、neon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distribution FF600R12IE4日 陷O Diode網(wǎng)temperature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambieiit for Ta = 50C and a given heat sinkphase leg current Armshow to read the d

12、iagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase leg current at the given operation and cooling conditions.licrosoft Excel -工licrosoft Excel -工POS工2g （英文版最新）.區(qū)工田：S文件9 編輯 視圖9 插入復(fù)）格式）工具（1）數(shù)據(jù)地）窗口也）幫助8!11 h aAF以 t 士.丁 1

13、型4P丁% ，%B: 10 B / U. . ；，； 尸=齒A!B111S-IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF600R12IE4Tgbt modul*:one cycle of output frequency show to read the diagram:The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the

14、red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions.IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF600R12IE4Tgbt modul*:one cycle of output frequency show to read the diagram:The black

15、curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions.250KW光伏逆變器硬件選型方案介紹建議選擇1200V IGBT雙管，構(gòu)成250KW的總功率輸出。單臺250KW逆變器設(shè)計IGBT：選擇 FF1400R12IP4（3 支）驅(qū)動器：2SP0320T2A0-FF1400R121P4（3 支）與 IGBT 行程一對一連接母線電容根據(jù)貴司的設(shè)計需求，推薦EPCOS金膜電容產(chǎn)品：金膜電

16、容 B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85 度/100,000 116*173建議使用8-10并聯(lián)進(jìn)行，無需均壓處理按照貴司給定的開關(guān)頻率5000Hz，輸出電流535A，過載電流588A，調(diào)制比0.85、功率 因數(shù)0.98,母線電壓450Vdc，輸出電流270Vac，最高使用環(huán)境溫度50度進(jìn)行仿真計算， 結(jié)果如下： Microsoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls文件9 編輯 視圖9 插入復(fù)）格式電）工具數(shù)據(jù)也）窗口也）幫助!1C以23 AA）迨JV 3s四書，幼|叁；，二 =尸 _局Rthhs &IGBT Power Simu

17、lation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4IIGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4I日 陷O Diode口叫 te

18、mperature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambieiit for Ta = 50C and a given heat sinkphase leg current Armshow to read the diagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase

19、 leg current at the given operation and cooling conditions.圖一 IGBT模塊內(nèi)部溫度分布圖假定選定的散熱器Rch=0.030k/w的前提下，當(dāng)輸出電流588A時，IGBT的最大結(jié)溫為95.4 度，IGBT的殼溫為81度，散熱器的溫度為75.3度。 Microsoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls文件9 編輯 視圖9 插入復(fù)）格式電）工具數(shù)據(jù)也）窗口也）幫助!1C以23 AA）迨JV 3s四書，幼|二 =尸 _局B111S-IGBT Power Simulation for Infineon IGB

20、T modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF1400R12IP4IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsjunction temperature rippleFF1400R12IP4IGBT兇O Diode口叫junctio-二enlfaNU-e

21、 -PP一e【d】one cycle of output frequency show to read the diagram:The black curve shows the (assumed sinusoidal) losses, the red one the appearing ripple on the junction temperature under steady state conditions.圖二IGBT結(jié)溫溫度紋波圖圖二表明，在給定工作條件下，IGBT結(jié)溫的最大結(jié)溫，最小結(jié)溫分別是95.4度和90.8度，.osea+ocSimulation for lntin*on

22、IOBT modul.osea+ocSimulation for lntin*on IOBT modul ciula: FF 14OOR 1 2IP4Rthjc.D I。，Rthjc.D 圖三IGBT損耗結(jié)果圖三，表示IGBT模塊在給定工作條件下，最終的損耗為：841.6W。其中IGBT的通態(tài)損耗 為324.5W，開關(guān)損耗為287.4W，反并聯(lián)二極管的通態(tài)損耗為61.6W，開關(guān)損耗為124.9W， IGBT內(nèi)部焊線的損耗為43.23W。因此，三相逆變器總的損耗P=6*841.6=5049.6W.在輸出588A電流時，IGBT的最大結(jié)溫小于150度，滿足使用要求500KW光伏逆變器硬件選型方案介

23、紹建議選擇兩個1200V IGBT雙管并聯(lián)方案，構(gòu)成500KW的總功率輸出。IGBT：選擇 FF1400R12IP4（6 支）驅(qū)動器：2SP0320T2A0-FF1400R121P4 （6 支）與 IGBT 行程一對一連接母線電容根據(jù)貴司的設(shè)計需求，推薦EPCOS金膜電容產(chǎn)品：金膜電容 B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85 度/100,000 116*173建議使用2224并聯(lián)進(jìn)行，無需均壓處理按照貴司給定的開關(guān)頻率5000Hz，輸出電流1050A，過載電流1156A,調(diào)制比0.85、 功率因數(shù)0.98,母線電壓450Vdc,輸出電流270Vac,最高使用環(huán)境溫度

24、50度進(jìn)行仿真計 算，結(jié)果如下：因為方案是采用雙管并聯(lián)方案，系統(tǒng)的動態(tài)均流主要依靠專用驅(qū)動器的同步性來解決， 靜態(tài)均流主要依靠設(shè)備主功率系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對稱性來保證，此處仿真計算考慮的系統(tǒng)不均流性 為10%。因此并聯(lián)中單個IGBT的輸出有效電流值=（1156/2）*1.1=635.8A licrosoft Excel - IPOS0 2g (英文版_最新).xls：S文件9 編輯 視圖9 插入復(fù)）格式工具（1）數(shù)據(jù)也）窗口 幫助仁U上1341號注3上一 1 I1創(chuàng)小77%螳族：Arial 10 B / U 妄:二尸Rthhs &IGBT Power Simulation for Infineon I

25、GBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4陷叫 IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationstemperature distributionFF1400R12IP4陷叫 0.01950 IGBT77.7O Diode口叫tempe

26、rature distribution across IGBT junction-to-case. case-to-heatsinkand heatsink-to-ambieiit for Ta = 50C and a given heat sinkphase leg current Armshow to read the diagram:The cross point between the max. junction temperature (dotted red line) and the red area delivers the higest allowed RMS phase le

27、g current at the given operation and cooling conditions.圖一 IGBT模塊內(nèi)部溫度分布圖假定選定的散熱器Rch=0.030k/w的前提下，當(dāng)輸出電流636A時，IGBT的最大結(jié)溫為99.8 度，IGBT的殼溫為83.9度，散熱器的溫度為77.7度。 licrosoft Excel - I：POSI：6. 2g (英文版_最新).xls：S文件9 編輯 視圖9 插入復(fù)）格式工具（1）數(shù)據(jù)也）窗口世）幫助口二U一 - I 1創(chuàng)小 77，螳 BArial 10 B / U = =一Bll 1IGBT Power Simulation for Infineon IGBT modules V6.2g Aug. 2009 module selection for 3-phase inverter applicationsIPOSIM.PDFpi iirt resultsInfineonjunct