第11章 光伏逆變器工程應(yīng)用

2023/2/2第十一章光伏逆變器的工程應(yīng)用9.1光伏逆變器的主要技術(shù)指標(biāo)9.2光伏逆變器的簡(jiǎn)單選型9.3光伏逆變器的安裝2023/2/29.1 光伏逆變器的主要技術(shù)指標(biāo)1.額定輸出電壓2．額定輸出頻率3．負(fù)載功率因數(shù)5．逆變器效率4.額定輸出電流(或額定輸出容量)6.保護(hù)措施7．啟動(dòng)特性9．噪聲8．使用環(huán)境條件2023/2/21.額定輸出電壓在輸入直流電壓允許波動(dòng)范圍內(nèi)，逆變器應(yīng)該具有穩(wěn)壓能力。穩(wěn)定精度的規(guī)定：1）電壓波動(dòng)范圍：?jiǎn)蜗?20V±5%，三相380V±5%。2）電壓調(diào)整率：不大于±3%，負(fù)載調(diào)整率不大于±6%。電壓調(diào)整率：逆變器輸出電壓的偏差百分?jǐn)?shù)。負(fù)載調(diào)整率：當(dāng)負(fù)載由0%-100%變化時(shí)，逆變器輸出電壓的偏差百分?jǐn)?shù)。2023/2/23）在10%的非對(duì)稱負(fù)載下，固定頻率的三相逆變器輸出電壓的非對(duì)稱性應(yīng)不大于10%。負(fù)載如果對(duì)稱，輸出電壓的不對(duì)稱度應(yīng)不大于5%。4）輸出電壓的波形失真度及最大諧波含量輸出電壓的總波形失真度應(yīng)不大于5%。在阻性負(fù)載下，輸出電壓的最大諧波含量應(yīng)不大于10%。2023/2/22．額定輸出頻率3．負(fù)載功率因數(shù)負(fù)載功率因數(shù)表征逆變器帶感性負(fù)載或容性負(fù)載的能力，功率因數(shù)由負(fù)載決定而不是由逆變器決定，在負(fù)載功率一定的情況下，如果逆變器的功率因數(shù)很低，則所需逆變器的容量就要增大。4.額定輸出電流(或額定輸出容量)額定輸出電流是指在規(guī)定的輸出頻率和負(fù)載功率因數(shù)下，逆變器應(yīng)輸出的額定電流值，逆變器的額定容量是當(dāng)輸出功率因數(shù)為1時(shí)，額定輸出電壓與額定輸出電流的乘積。2023/2/25．逆變器效率逆變器的效率會(huì)因負(fù)載的不同而有很大的變化。中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心(CQC)規(guī)定無(wú)變壓器型逆變器最大轉(zhuǎn)換效率不低于96%，含變壓器型逆變器最大轉(zhuǎn)換效率不低于94%6.保護(hù)措施主要有：直流側(cè)：直流過(guò)/欠壓交流側(cè)：交流過(guò)壓、欠壓、過(guò)頻、欠頻；過(guò)流，過(guò)載，短路。輸入反接保護(hù)、防雷保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等。2023/2/27．啟動(dòng)特性逆變器的啟動(dòng)特性表征逆變器帶負(fù)載啟動(dòng)的能力和動(dòng)態(tài)工作時(shí)的性能。8．使用環(huán)境條件a）使用環(huán)境溫度：戶內(nèi)型為-20℃～+40℃，戶外型為-25℃～+60℃（無(wú)陽(yáng)光直射）；相對(duì)濕度不大于95%，無(wú)凝露；b）海拔高度不大于1000m；海拔高度大于1000m時(shí)，應(yīng)按GB/T3859.2規(guī)定降額使用；c）無(wú)劇烈震動(dòng)沖擊,垂直傾斜度≤5o；d）工作環(huán)境應(yīng)無(wú)導(dǎo)電爆炸塵埃,應(yīng)無(wú)腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和蒸汽。2023/2/29．噪聲逆變器正常運(yùn)行時(shí)，噪聲應(yīng)不超過(guò)65dB，不經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器噪聲應(yīng)不大于95dB，經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器噪聲應(yīng)不大于85dB。2023/2/2某逆變器的技術(shù)參數(shù)2023/2/22023/2/22023/2/29.2光伏逆變器的簡(jiǎn)單選型2023/2/21.逆變器應(yīng)該具有足夠的額定輸出功率和負(fù)載能力逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿足最大負(fù)荷下設(shè)備對(duì)電功率的要求。對(duì)于以單一設(shè)備為負(fù)載的逆變器，其額定容量的選取較為簡(jiǎn)單。當(dāng)用電設(shè)備為純阻性負(fù)載或功率因數(shù)大于0.9時(shí)，選取逆變器的額定容量為用電設(shè)備容量的1.1～1.15倍即可。同時(shí)逆變器還應(yīng)具有抗容性和感性負(fù)載沖擊的能力。2023/2/2對(duì)一般電感性負(fù)載，如電機(jī)、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、大功率水泵等，在起動(dòng)時(shí)，其瞬時(shí)功率可能是其額定功率的5～6倍，此時(shí)，逆變器將承受很大的瞬時(shí)浪涌。針對(duì)此類系統(tǒng)，逆變器的額定容量應(yīng)留有充分的余量，以保證負(fù)載能可靠起動(dòng)，高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負(fù)荷起動(dòng)而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全，有時(shí)需采用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)的方式。2023/2/2光伏系統(tǒng)中主要負(fù)載是150W的電冰箱，正常工作時(shí)選擇額定容量為180W的交流逆變器即能可靠工作，但是由于電冰箱是感性負(fù)載，在起動(dòng)瞬間其功率消耗可達(dá)額定功率的5～6倍之多，因此逆變器的輸出功率在負(fù)載起動(dòng)時(shí)可達(dá)到800W，考慮到逆變器的過(guò)載能力，選用500W逆變器即能可靠工作。應(yīng)用舉例：2023/2/2逆變器還要有一定的過(guò)載能力，當(dāng)輸入電壓與輸出功率為額定值，環(huán)境溫度為25℃時(shí)，逆變器連續(xù)可靠工作時(shí)間應(yīng)不低于4h；當(dāng)輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的125％時(shí)，逆變器安全工作時(shí)間應(yīng)不低于1min；當(dāng)輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的150％時(shí)，逆變器安全工作時(shí)間應(yīng)不低于10s。2023/2/22.逆變器應(yīng)該具有較高的電壓穩(wěn)定性性能良好的逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)不大于±3%，負(fù)載調(diào)整率應(yīng)不大于±6%。離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)中，由蓄電池儲(chǔ)存能量，標(biāo)稱12V的蓄電池，電壓的起伏可達(dá)標(biāo)稱電壓的30%，這就要求逆變器有良好的調(diào)壓性能。2023/2/23.逆變器在各種負(fù)載下具有高效率整機(jī)效率表示光伏逆變器自身功率損耗的大小，功率較大的光伏逆變器還要設(shè)計(jì)滿負(fù)荷工作和低負(fù)荷工作時(shí)的效率值。逆變器的效率是隨著負(fù)載的變換而變化的，因此，逆變器的最大逆變效率對(duì)系統(tǒng)不具有決定意義。負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的逆變效率，才具有評(píng)估意義。2023/2/24.逆變器應(yīng)具有良好的過(guò)電流保護(hù)和短路保護(hù)功能5.維護(hù)方便2023/2/2對(duì)于并網(wǎng)系統(tǒng)，不需要蓄電池儲(chǔ)能。因此，在逆變器選用時(shí)，主要是根據(jù)系統(tǒng)的功率，以及電池板的陣列形式來(lái)確定。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的方式有低壓電網(wǎng)接入和高壓電網(wǎng)接入兩種方案。2023/2/29.3 光伏逆變器的安裝1、在安裝前，首先應(yīng)該熟悉和掌握逆變器的技術(shù)特性和安裝技術(shù)條件，了解逆變器在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的地位和作用。2、在逆變器安裝前，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)載有比較清楚的了解。包括額定電壓、額定電流、負(fù)載相數(shù)、額定功率等，安裝的逆變器必須與之匹配。3、負(fù)載接入前，必須進(jìn)行絕緣檢測(cè)，絕緣不好的負(fù)載不能接入逆變器供電系統(tǒng)。一、逆變器安裝前的準(zhǔn)備工作2023/2/24、在安裝前應(yīng)仔細(xì)閱讀逆變器使用說(shuō)明書(shū)，熟練逆變器的操作方法。5、要嚴(yán)格安裝逆變器使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行配線，包括主回路和控制電路，某些情況只能高于說(shuō)明書(shū)要求的規(guī)格而不能低于。接線端子需要壓接接線鼻的地方要嚴(yán)格執(zhí)行壓接的工藝和標(biāo)準(zhǔn)。6、要考慮電磁兼容性問(wèn)題，必要時(shí)要加裝電磁濾波裝置。有些場(chǎng)合負(fù)載距離逆變器可能較遠(yuǎn)，要考慮加裝輸出電抗器及濾波器。2023/2/21、在安裝前首先應(yīng)該檢查逆變器是否在運(yùn)輸過(guò)程中有無(wú)損壞。2、在選擇安裝場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)該保證周圍內(nèi)沒(méi)有任何其他電力電子設(shè)備的干擾。3、在進(jìn)行電氣連接之前，務(wù)必采用不透光材料將光伏電池板覆蓋或斷開(kāi)直流側(cè)斷路器。暴露于陽(yáng)光，光伏陣列將會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓。4、所有安裝操作必須且僅由專業(yè)技術(shù)人員完成。二、逆變器安裝維修的注意事項(xiàng)：2023/2/25、光伏系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)中所使用線纜必須連接牢固，良好絕緣以及規(guī)格合適。6、所有的電氣安裝必須滿足當(dāng)?shù)匾约皣?guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)。7、僅當(dāng)?shù)玫疆?dāng)?shù)仉娏Σ块T(mén)許可后并由專業(yè)技術(shù)人員完成所有電氣連接后才可將逆變器并網(wǎng)。8、在進(jìn)行任何維修工作前，應(yīng)首先斷開(kāi)逆變器與電網(wǎng)的電氣連接，然后斷開(kāi)直流側(cè)電氣連接。9、等待至少5分鐘直到內(nèi)部元件放電完畢方可進(jìn)行維修工作。2023/2/210、任何影響逆變器安全性能的故障必須立即排除方可再次開(kāi)啟逆變器。11、避免不必要的電路板接觸。12、遵守靜電防護(hù)規(guī)范，佩戴防靜電手環(huán)。13、注意并遵守產(chǎn)品上的警告標(biāo)識(shí)。14、操作前初步目視檢查設(shè)備有無(wú)損壞或其它危險(xiǎn)狀態(tài)。15、注意逆變器熱表面。例如功率半導(dǎo)體的散熱器等，在逆變器斷電后一段時(shí)間內(nèi)，仍保持較高溫度。2023/2/2逆變器的總體安裝流程如圖所示，安裝流程說(shuō)明如表9-1所示：三、光伏逆變器的安裝流程：2023/2/2安裝流程說(shuō)明2023/2/21、勿將逆變器安裝在陽(yáng)光直射處。否則可能會(huì)導(dǎo)致額外的逆變器內(nèi)部溫度，逆變器為保護(hù)內(nèi)部元件將降額運(yùn)行。甚至溫度過(guò)高引發(fā)逆變器溫度故障。2、選擇安裝場(chǎng)地應(yīng)足夠堅(jiān)固能長(zhǎng)時(shí)間支撐逆變器的重量。3、所選擇安裝場(chǎng)地環(huán)境溫度為-25°C~50°C，安裝環(huán)境清潔。4、所選擇安裝場(chǎng)地環(huán)境濕度不超過(guò)95%，且無(wú)凝露。四、逆變器安裝位置的要求2023/2/25、逆變器前方應(yīng)留有足夠間隙使得易于觀察數(shù)據(jù)以及維修。6、盡量安裝在遠(yuǎn)離居民生活的地方，其運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些噪聲。7、安裝地方確保不會(huì)晃動(dòng)。2023/2/21、所有的電氣安裝必須符合當(dāng)?shù)仉姎獍惭b標(biāo)準(zhǔn)。2、確保交流側(cè)和直流側(cè)的斷路器都處于斷開(kāi)狀態(tài)。3、在進(jìn)行連接過(guò)程應(yīng)選擇不同顏色線纜以作區(qū)別。如正極連接器連接紅色線纜，負(fù)極連接器連接藍(lán)色線纜。4、為保證各路光伏組串之間的平衡，所選擇的各路直流線纜應(yīng)具有相同的橫截面積。5、在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，所有非載流金屬部件和設(shè)備的外殼都應(yīng)該接至大地，如光伏模塊的支架，逆變器外殼等。五、電氣連接2023/2/2六、配電系統(tǒng)的防雷與接地2023/2/2單臺(tái)逆變器的通訊連接方法如下圖所示，需將逆變器的RS485通訊口接RS485/232轉(zhuǎn)換器，再連接到監(jiān)控PC機(jī)。逆變器通過(guò)RS485-RS232轉(zhuǎn)換器與電腦連接七、逆變器通訊連接2023/2/2單臺(tái)或多臺(tái)逆變器通過(guò)RS485標(biāo)準(zhǔn)串口與數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行通訊，與上位PC機(jī)通訊，通過(guò)光伏系統(tǒng)監(jiān)控軟件進(jìn)行監(jiān)控。多臺(tái)逆變器通訊連接多臺(tái)逆變器通訊連接2023/2/2第2章光伏電池與光伏陣列第3章光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第4章直流/交流逆變器 PWM逆變電路及其控制方法2023/2/2第5章 光伏并網(wǎng)逆變器的電路