光伏逆变器降本之潜规则

光伏逆变器降本之潜规则
光伏逆变器降本之潜规则

光伏逆变器降成本之探讨—效率篇前言:风电前车之鉴,“十一五”期间,在国家发改委推动下,一系列扶持和鼓励风电发展的政策密集出台。风电行业也因此迎来了爆发性增长。按照“十一五”初期的规划,“十一五”期间的装机量是500万千瓦,到了2007年底,目标调整到1000万千瓦。但最后的结果是,整个“十一五”的装机量超过了4000万千瓦。5年间,中国的风电装机总量达4182.7万千瓦,连续5年翻番增长,跃居全球第二。全国建设中的千万千瓦级风电基地从一个增加到7个,24个省、自治区建立了自己的风电场。

在这些政策中的刺激下,很多公司一哄而上进入风电行业,风电中老牌企业扩大生产规模,新进来的公司为了占领市场,大打价格战,成本一降再降,产品质量也越来越差,更谈不上研究新技术。直到2011年初,发生数次风电脱网事故,直接导致国家收紧风电产业政策,国内多个风力发电项目停止审批,提高风电行业的准入标准。曾经风光无限的风电行业,如今面临停产,降薪,裁员的尴尬境遇。

风电事故的发生,是我国行业中的一个通病,在某一行业火爆时就一拥而上,不管实力行不行,先抢到一块蛋糕再说,而买家不去注重质量和技术更新,只关注价格是不是最低,这样下去肯定会出现事故,整个行业就会急剧萎缩,大批量的相关企业倒闭,然后再出现新一轮产业洗牌。而最终坚持下来的企业也是元气大伤,需要长时间的“舔伤口”。而倒闭的企业又使一大批人员失业,成为当地就业环境恶劣中的一员。

正文:光伏产业的冬天已经到来,光伏产业链上的各个厂家都在绞尽脑汁拼命削减成本,以应对客户越来越狠的降价要求,作为光伏逆变器产业链上最具技术含量的天之娇子—光伏并网逆变器,也未能幸免,500KW并网逆变器的价格,已从2009年的2.0元每瓦降到如今的0.5元每瓦,逆变器生产厂家在降低利润的同时,也对光伏逆变器价格比较贵的元器件进行的替代甚至取消,以保证整机的价格下降。然而,由于光伏逆变器在光伏电站的特殊地位,有些逆变器生产厂家的降成本措施,已经严重危害了整个行业。因为在光伏电站中,逆变器的成本不到10%,损耗却占80%以上,光伏电站发电效率90%由逆变器来控制,考核逆变器的方法,不能光靠价格,更重要的是看逆变器的实际发电能力。现在国内生

产逆变器的厂家多达300家,最终能留下来有影响力的厂家也就10来家,到底哪些企业会最终生存下来,哪些企业会率先出局,笔者认为:只有坚持回到产品质量路线,有社会责任感,有道德底线,有持续改进能力的公司才是最终的胜利者。笔者从事光伏逆变器设计5年多,从一个系统工程师的角度,向大家揭密一些不良厂家降成本的内幕。

MPPT效率之谜,在光伏逆变器的技术规格书里,大多数厂家都有MPPT效率这个指标,有些标为99%,有些甚至标为99.9%,MPPT效率目前还没有可靠的仪器去测量,做认证也不需要测量,其实,MPPT效率是决定光伏逆变器发电量最关键的因素,其重要性远超过光伏逆变器本身的效率,现在国内外光伏逆变器在相同的条件下对比发电量,相差可能高达20%,这个差异的主要原因就是MPPT效率。有不懂MPPT的同学可以先百度MPPT的基本原理和实现方法。笔者主要向大家揭密MPPT效率的计算方法和来源,MPPT的效率等于硬件效率乘以软件效率,硬件效率主要由电流传感器的精度,采样电路的精度来决定的,软件效率主要由采样频率来决定的,MPPT实现的方法有很多种,但不管用哪种方法,首先要测量组件功率的变化,再对变化做出反应。这其中最最关键的元器件就是电流传感器,它的精度和线性误差将直接决定硬件效率,而软件的采样频率也是由硬件的精度来决定的。目前电流传感器有开环和闭环两种,开环的电流传感器线性精度99%,总测量误差2%,闭环的电流传感器线性精度99.9%,总测量误差0.5%,这里面是什么意思,我向大家解释下,如果采用开环电流传感器,组件功率发生1%的变化,逆变器根本就测不出来,由于开环电流传感器误差大,所以采样频率也要降低,否则会发生振荡,所以软件的效率也只能达到99%,也就是说,使用开环电流传感器的逆变器,它MPPT极限效率只有98%,而采用使用闭环电流传感器的逆变器,它MPPT极限效率可达到99.5%。在市面上,开环电流传感器比闭环电流传感器大约便宜30%,现在社会有些不良厂家,为了降低成本,采用价格低的开环电流传感器,但对外宣称MPPT效率还能超过99%,严重误导广大EPC和业主,损害人们的利益,这种不耻行为必将遭到人们的唾弃,成为光伏市场率先出局的厂家。

逆变器本身效率主要由功率开关器件如IGBT和磁性器件如变压器和电抗器来决定的,功率器件的选择性较少,使用各种方案对系统效率的影响也较少。

光伏逆变器行业现状及发展趋势前景

一、光伏逆变器产业链结构分析 图表光伏发电用逆变器产业链结构 资料来源:产研智库 一、上游原材料 逆变器企业主要外购产品包括各种电子元器件、结构件、电气元器件、电线电缆等。 逆变器的主功率元件的选择至关重要,使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管(BJT),功率场效应管(MOSFET),绝缘栅晶体管(IGBT)和可关断晶闸管(GTO)等,在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET,在大容量系统中一般均采用IGBT模块,而在高压特大容量(1000KVA以上)系统中,一般均采用IGCT、GTO等作为功率元件。 图表光伏发电用逆变器主要原料 资料来源:产研智库 二、下游需求领域 图表光伏发电逆变器国内主要应用领域

资料来源:产研智库 三、产业链各环节传导机制 光伏逆变器上游为电力电子元器件、微电子芯片、集成电路、电力电容器、电抗器、变压器、机柜、机箱壳体制造等行业。该行业与上游行业的关联性较低,上游行业的影响主要体现在本行业采购成本。 逆变器行业与下游行业的发展密切相关,下游行业对本行业的发展具有较大的牵引和驱动作用,国家光伏项目建设与投资是决定本行业未来需求的重要部分,其需求变化直接决定了本行业未来的发展状况。 二、国外光伏逆变器市场格局 光伏逆变器的主要厂商分布在光伏安装的主要区域,包括德国、中国、美国等地。2015年,全球逆变器的主要产能集中在德国、中国、美国,其中SMA、阳光电源、华为占据前三位。国外厂商逆变器项目经验丰富,产品质量高,成本也相对较高。国内自主研发的光伏逆变器,成本较低、售后服务效率更高。从地域来看,预计未来新增光伏逆变器需求将主要来自美国、日本和中国等新兴市场国家。 2015年全球逆变器市场格局在领先厂商之间日趋巩固。全球逆变器需求在2015年上涨了33%,排名前10的光伏逆变器厂商市场份额提高到了75%,产业集中度不断提高,全球光伏逆变器出货量达2010年以来的最高值。 德国SMA继续保持其2015年全球最大光伏逆变器供应商的地位,但在出货量上继续损失市场份额。虽然SMA仍然在光伏逆变器收入上处于全球领导者地位,但其从逆变器出货排行榜流失的全球需求已转向中国。2015年出货量前十名厂商中有四个是中国企业,其中华为出货量领先。SMA业绩提升的主要得益于美国和其他快速增长的公用事业规模市场,该公司还更新了其逆变器产品组合,表示其在住宅、商业和公用事业规模市场都有竞争力产品推出。 图表2015全球10大光伏逆变器厂商出货量排名

太阳能光伏并网逆变器电路设计

太阳能光伏并网逆变器电路设计 1、引言 太阳能的大规模应用将是21世纪人类社会进步的重要标志,而光伏并网发电系统是光伏系统的发展趋势。光伏并网发电系统的最大优点是不用蓄电池储能,因而节省了投资,系统简化且易于维护。这类光伏并网发电系统主要用于调峰光伏电站和屋顶光伏系统。目前,美、日、欧盟等发达国家都推出了相应的屋顶光伏计划,日本提出到2010年要累计安装总容量达50、000MW的家用光伏发电站。作为屋顶光伏系统的核心,并网逆变器的开发越来越受到产业界的关注[1]。 2、光伏并网系统设计 2.1、系统结构 光伏并网逆变器的结构如图1所示。光伏并网逆变器主要由二部分组成:前级DC-DC变换器和后级DC-AC逆变器。这2部分通过DClink相连接,DClink的电压为400V。在本系统中,太阳能电池板输出的额定直流电压为100V~170V。DC—DC变换器采用boost结构,DC—AC部分采用全桥逆变器,控制电路的核心是TMS320F240型DSP。其中DC-DC变换器完成最大功率跟踪控制)MPPT)功能,DC-AC逆变器维持DClink 中间电压稳定并将电能转换成220V/50Hz的正弦交流电。系统保证并网逆变器输出的正弦电流与电网的相电压同频和同相。 2.2、控制电路设计 2.2.1、TMS320F240控制板 TMS320F240控制板如图2所示,以TI公司的TMS320F240型DSP为核心,外围辅以模拟信号调理电路、CPLD、数码管及DA显示、通信及串行E2PROM,完成电压和电流信号的采样、PWM脉冲的产生、与上位机的通信和故障保护等功能。 2.2.2、电压和电流信号检测电路 模拟信号检测电路的功能是把强电信号转换为DSP可以读取的弱电数字信号,同时要保证强电和弱电的隔离。笔者选用惠普公司的HCPL7800A型光电耦合器,其非线性度为0.004%,共模电压为l、000V时的共模抑制能力为15kV/lμs,增益温漂为0.000、25V/℃,带宽为100kHz。具体隔离检测电路如图3所示。 2.2.3、IGBT驱动电路 DSP控制电路产生的PWM信号先通过驱动电路,然后控制IGBT开关管的开通状态。笔者选用惠普公司的HCPL3120型专用IGBT驱动电路,如图4所示。驱动电路的输入和输出是相互隔离的,驱动电路还有电平转换功能,将DSP的+5V控制电压转换为+15V的IGBT驱动电压,驱动电路电源采用金升阳公司的B0515型隔离电源模块。

基于DSP的单向光伏离网逆变器的设计

本科毕业论文(设计、创作)题目:基于DSP的单向光伏离网逆变器的设计 学生姓名:学号:103402035 所在系院:专业:电子信息工程入学时间:2010年9月导师姓名:职称/学位:副教授/硕士 导师所在单位: 完成时间:2014年5月安徽三联学院教务处制

基于DSP的单向光伏离网逆变器的设计 摘要:随着石油化工资源的枯竭、生态环境的日趋恶化和人类可持续发展的需要,一种低碳环保的绿色能源太阳能引起了众多人群的关注,并且成为现代能源领域发展预期最好的新能源。以TMS320F2812DSP为核心控制芯片,Infineon公司型号为IGP50N6OT的IGBT(50A,60OV)作为开关器件,以IR公司的IR2llO作为驱动芯片的离网光伏发电系统,可以更好地解决偏远地区供电中出现的种种问题。设计分析了各种光伏发电系统在应用方面的优、缺点。比较了光伏发电逆变器三种重要的拓扑结构,给出了系统总体框图及分电路原理,并实现了仿真测验。 关键词:光伏发电;离网逆变器;DSP

Research on Single-phase Off-grid Inverter of Photovoltaic Power based on DSP Abstract:With the exhausted of traditional energy sources,the worsening of the ecological environment and human requirements of sustainable development,solar energy as an ideal green energy has caused more and more attention,to become the world's most promising new energy technology.TMS32OF2812 DSP,a high–performance digital signal processing chip,is used to controlling the core in our researeh.IGP50N60model of infien on corporation is selected as switching device.The single-Phase off-grid PV inverter is researched.can better solve the problems in the remote area power supply.Design of photo voltaic power generation system are analyzed advantages and disadvantages in the https://www.360docs.net/doc/6b8119099.html,parison of the photovoltaic inverter topology structure of three important,gives the system block diagram and circuit principle,and realizes the simulation test. Keywords:PV;Off-grid inverter;DSP

光伏并网逆变器分类

光伏并网逆变器分类 并网逆变器是太阳能光伏系统中的关键部件,它将太阳能电池产生的直流电通过电力电子变换技术转换为能够直接并入电网、负载的交流能量。其性能,效率直接影响整个太阳能光伏系统的效率和性能。下面将从并网逆变器的分类来进行了解。 1、按照隔离方式分类 包括隔离式和非隔离式两类,其中隔离式并网逆变器又分为工频变压器隔离方式和高频变压器隔离方式。光伏并网逆变器发展之初多采用工频变压器隔离的方式,但由于其体积、重量、成本方面的明显缺陷。近年来高频变压器隔离方式的并网逆变器发展较快,非隔离式并网逆变器以其高效率、控制简单等优势也逐渐获得认可,目前已经在欧洲开始推广应用,但需要解决可靠性、共模电流等关键问题。 2、按照输出相数分类 可以分为单相和三相并网逆变器两类,中小功率场合一般多采用单相方式,大功率场合多采用三相并网逆变器。按照功率等级进行分类,可分为功率小于1kVA的小功率并网逆变器,功率等级1kVA~50kVA的中等功率并网逆变器和50kVA以上的大功率并网逆变器。 3、按照功率流向进行分类 分为单方向功率流和双方向功率流并网逆变器两类,单向功率流并网逆变器仅用作并网发电,双向功率流并网逆变器除可用作并网发电外,还能用作整流器,改善电网电压质量和负载功率因素。近几年双向功率流并网逆变器开始获得关注,是未来的发展方向之一。 4、按照拓扑结构分类 目前采用的拓扑结构包括:全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑、多电平逆变拓扑、推挽逆变拓扑、正激逆变拓扑、反激逆变拓扑等,其中高压大功率光伏并网逆变器可采用多电平逆变拓扑,中等功率光伏并网逆变器多采用全桥、半桥逆变拓扑,小功率光伏并网逆变器采用正激、反激逆变拓扑。 从技术层面讲,大功率并网逆变器和小功率并网逆变器是未来的两个主要发展方向,其中小功率光伏并网逆变器——微逆变器是最具发展潜力和市场应用前景的发展方向,高频化、高效率、高功率密度、高可靠性和高度智能化是未来的发展方向。

5kWp光伏太阳能离网发电系统设计方案

5kWp光伏太阳能离网发电系统 设 计 方 案

目录 一、光伏太阳能离网发电系统简介 (2) 二、项目地参数 (2) 三、相关规范和标准 (5) 四、系统组成与原理 (6) 五、设计过程 (8) 1、方案简介 (8) 2、用户信息 (8) 3、蓄电池设计选型 (8) 4、组件设计选型 (12) 5、离网逆变器设计选型 (16) 6、控制器设计选型 (18) 7、交直流断路器 (21) 8、电缆设计选型 (23) 9、方阵支架 (23) 10、配电室设计 (23) 11、接地及防雷 (23) 12、数据采集检测系统 (24) 六、仿真软件模拟设计 (25) 七、设备配置清单及详细参数 (31) 八、系统建设及施工 (31) 九、系统安装及调试 (32) 十、工程预算投资分析报告 (36) 十二、运行及维护注意事项 (38) 十三、设计图纸 (41)

5kWp光伏太阳能离网发电系统配置方案 一、光伏太阳能离网发电系统简介 独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。它的主要特点就是集中供电,如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能,当然这是在该村庄地理位置较偏远,无法直接利用电力公司电能的情况下,所能用到的方法。用这种方式供电便于统一管理和维护。而户用系统是采用分散供电的方式提供电能,如果要在该村庄安装户用光伏系统,这样每一户都得需这么一套光伏系统,它比起独立光伏电站来,所需的元器件规格要小,控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小,但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的。 太阳能光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic——BIPV)是应用太阳能发电 的一种新形式,简单的讲就是将太阳能发电系统和建筑的围护结构外表面如建筑幕墙、屋顶等有机的结合成一个整体结构,不但具有围护结构的功能,同时又能产生电能供本建筑及周围用电负载使用。还可通过建筑物输电线路离网发电,向电网提供电能。太阳能光伏方阵与建筑的结合由于不占用额外的地面空间,是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式,因而备受关注。 二、项目地参数 图片来自Google地球 1、项目地点:江苏省泰州市XX区XX镇; 2、经度:120°12’ ,纬度:32°23’; 3、平均海拔高度:7m;

光伏发电系统逆变器结构特点

光伏发电系统逆变器结构特点 提出问题: 1. 光伏发电系统并网时的主要部件是什么? 2. 光伏逆变器如何分类?其电路如何构成? 3. IGBT是什么,有什么特点,主要参数? 4. 电力MOSFET是什么,主要参数和特性? 5. 逆变器的常用电路有哪些,各自的接线和特点是什么? 6. 常用逆变器的形式有哪些,各自特点是什么,主要生产厂家? 1.光伏发电系统并网时的主要部件是什么? 光伏发电系统并网时的主要部件是逆变器。 无论是太阳能电池、风力发电还是新能源汽车,其系统应用都需要把直流电转换为交流电,承担这一任务的部件为逆变器。 逆变器又称电源调整器、功率调节器,是光伏系统必不可少的一部分。通常,物理上把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变,把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。逆变器的名称由此而来。光伏逆变器最主要的功能是把太阳能电池板所发的直流电转化成家电使用的交流电。 逆变器是光伏系统的心脏,太阳能电池板所发的电全部都要通过逆变器的处理才能对外输出,逆变器对于整套系统的运行起着重要的作用,逆变器的核心器件是IGBT(绝缘栅双极型晶体管),也是价格最高的部件之一。

2.光伏逆变器如何分类?其电路如何构成? 光伏逆变器的分类如下图: 功率较小(<4kW)的光伏发电系统一般采用正弦波逆变器。逆变器的显示功能主要包括:直流输入电压和电流的测量值,交流输出电压和电流的测量值,逆变器的工作状态(运行、故障、停机等)。 光伏逆变器的电路构成如下图所示: 控制电路: 逆变器的控制电路主要是为主逆变电路提供一系列的控制脉冲来控制逆变开关器件的导通与关断,配合主逆变电路完成逆变功能。 辅助电路:

太阳能光伏并网逆变器设计原文及翻译

Grid-Connected Solar Micro inverter Reference Design Abstract-In traditional grid-connected PV system, it’s hard to remove failure of individual PV panels. This paper presents a Solar PV Grid-Connected Micro-inverter which can be embedded in a single stand-alone photovoltaic panel to solve the problem of single point of failure. For a single photovoltaic panel, rated power of the Micro-inverter is 220W, using the topology of interleaved flyback converter. Keywords-Micro-inverter; interleaved flyback converter; grid-connected; PV panel I. INTRODUCTION With the draining of fossil fuel and increasingly serious pollution caused by traditional power generation methods across the world, renewable and pollution-free energy has gained much attention in economic and political fields. Renewable energy includes photovoltaic (PV) and wind power generation systems. Wide application of renewable energy is now impeded by cost and extensive researches shall be conducted in order to improve cost effectiveness. PV system, also known as solar converter, has gained popularity in recent years as a convenient renewable energy with good prospects. High production cost and low conversion efficiency of silicon solar panel are major defects of PV energy. Cost effectiveness of PV projects will become more reasonable with the application of new PV panel production technology and the

光伏离网逆变器并机典型设计

光伏离网逆变器并机典型设计GrOWan古湍巨特 TOP3 全球单相逆变器 IlIIl 在一些无电地区,安装光伏离网储能系统,比采用油机发电,更经济和环保。相对于 并网系统,离网系统较为复杂,需考虑用户的负载、用电量、当地的天气情况,特别 是负载情况多样化,有像水泵类的感性负载、也有像电炉类的阻性负载,有单相,也 有三相。对于大于IOkW 的光伏离网系统,可以采用单机或者多机并联的方式,但各 有其优缺点。 本文主要介绍采用多台离网逆变器搭建的中大功率光伏离网系统设计方法。 古瑞瓦特离网控制逆变一体SPF5000TL HVM 机型,最多支持6台并机,可以搭建 30kW以内的光伏离网系统。既可组成30kW的单相系统,还可组成30kW的三相系统。考虑到三相负载不一定均衡,6台逆变器组成三相系统时,还有多种配置方法,如222、321、411等,可以应对不同场景的用户需要。下表是一个用户的实际负载

情况和用电情况。 这个系统较特殊,有单相负载与三相负载两种,且三相不平衡。我们根据负载的分布, 先进行逆变器选型设计,系统总负载功率是24kW ,用户表示,不会所有的负载都同 时运行,最大功率在20kW 左右,因此设计采用6台5kW 单相离网逆变器,A相用 3台共15kW,B相用2台共IOkW,C相用1台共5kW,构成一个30kW 三相不平衡的离网系统。单相逆变器输出有两根线:相线和零线,6台逆变器的零线全接在 一起,3台逆变器的相线接在A相,2台逆变器的相线接在B相,1台逆变器的相线 接在C相。 多台逆变器并联,每台机还需连接通信线,A相的3台机均流线接在一起,B相的2 台机均流线接在一起,连接完线,再接上蓄电池,关闭输出断路器,在面板上设置逆 变器的相位,SPF5000进入设置第23项,A相的3台机设为3P1,B相的2台机设为3P2,C相的1台机设为3P3 ,设置完成,便可运行。

光伏发电逆变器技术规范

光伏发电逆变器技术规范

500kW光伏发电并网逆变 器 技术规范 (试验中心用)

500kW光伏发电并网逆变器技术规范 1 概述 本技术规范规定了500kW光伏发电并网逆变器(以下简称光伏逆变器)的环境条件、基本参数、技术要求、检验规则、验收规范等。 本技术规范适用于500kW光伏发电并网逆变器(以下简称光伏逆变器)的制造、出厂检验及验收。 2 引用标准 GB/T 191-1990 包装储运图示标准 GB/T 3859.1-93 半导体变流器基本要求的规定 GB/T 3859.2-93 半导体变流器应用导则 GB/T 3859.3-93 半导体变流器变压器和电抗器 GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差 GB/T 12326-2008 电能质量电压波动和闪变 GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波 GB/T 15543-2008 电能质量三相电压允许不平衡度 GB/T 15945-2008 电能质量电力系统频率偏差 GB/T 18481-2001 电能质量暂时过电压和瞬态过电压 GB/T 13422-1992 半导体电力变流器电气试验方法 GB/T 18479-2001 地面用光伏(PV)发电系统概述和导则 GB/T 19064-2003 家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法 GB-Z 19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定 GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求 GB/T 20046-2006 光伏(PV)系统电网接口特性 CNCA/CTS 0004-2009 《400V以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》 3使用环境条件

三相光伏并网逆变器的设计

三相光伏并网逆变器的设计毕业设计开题报告 1 选题的目的和意义 随着社会生产的曰益发展,对能源的需求量在不断增长,全球范围内的能源危机也日益突出。地球中的化石能源是有限的,总有一天会被消耗尽。随着化石能源的减少,其价格也会提高,这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源,特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。其中太阳能资源在我国非常丰富,其应用具有很好的前景。 光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能,并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电,并回馈电网。存阳光充足时,太阳能发出的电可供使用,而不使用市网电;在阳光不充足或光伏发电量达不到使用量时,由控制部分自动调节,通过市网电给予补充。此系统主要用于输电线路调峰电站以及屋顶光伏系统。 光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器,在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析,同时选用Tl公司的DSP芯片TMs320F2812作为控制CPU,阐述了芯片特点及选择的原因。并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了闸述并提出了针对本设计的实现方法。最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。 2 本选题的国内外动向 太阳能光伏并网发电始于20世纪80年代,由于光伏并网逆变器在并网发电中所起的核心作用,世界上主要的光伏系统生产商都推出了各自商用的并网逆变器产品。这些并网逆变器在电路拓扑、控制方式、功率等级上都有其各自特点,其性能和效率也参差不齐。目前在国内外市场上比较成功的商用光伏并网逆变器主要有以下几种: 1.德国SMA公司的Sunny Boy系列光伏逆变器艾思玛太阳能技术股份公司(SMA SolarTechnology AG)是全球光伏逆变器第一大生产供应商,并引领着全球光伏领域的技术创新和发展。该公司推出的Sunny Boy系列光伏组串逆变器是目前为止并网光伏发电站最成功的逆变器,市场份额高达60%。其在国内的典型工程包括大兴天普“50kWp大型屋顶光伏并网示范电站"、深圳国际园林花卉博览园1MWp光伏并网发电工程等。 2.奥地利Fronius公司的IG系列光伏逆变器Fronius是专业生产光伏并网逆变器和控制器

光伏并网逆变器选型细则

并网逆变器选型细则 并网逆变器是将太阳能直流电转换为可接入交流市电的设备,是太阳能光伏发电站不可缺少的重要组成部分。以下对光伏电站设计过程中并网逆变器及其选型做比较详细的介绍和分析。 1.并网逆变器在光伏电站中的作用 光伏发电系统根据其应用模式一般可分为独立发电系统、并网发电系统以及混合系统,而并网发电系统的基本特点就是太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。 1.1 并网光伏电站的基本结构 1.2 并网逆变器功作用和功能 并网逆变器是电力、电子、自动控制、计算机及半导体等多种技术相互渗透与有机结合的综合体现,它是光伏并网发电系统中不可缺少的关键部分。并网逆变器的主要功能是: ◆最大功率跟踪 ◆DC-AC转换 ◆频率、相位追踪 ◆相关保护 2.并网逆变器分类 并网逆变器按其电路拓扑结构可以分为变压器型和无变压器型逆变器,其中变压器型又分为高频变压器型和低频变压器型。变压器型和无变压器型逆变器的

主要区别在于安全性和效率两个方面。以下对三种类型逆变器做简单介绍: ◆高频变压器型 采用DC-AC-DC-AC的电路结构,设计较为复杂,采用较多的功率开关器件,因此损耗较大。 ◆低频变压器型 采用DC-AC-AC的电路结构,电路简单,采用普通工频变压器,具有较好的电气安全性,但效率较低。 ◆无变压器型 采用DC-AC的电路结构,无电气隔离,电压范围较窄,但是损耗小、效率高。 3.并网逆变器主要技术指标 a. 使用环境条件 逆变器正常使用条件:包括工作温度、工作湿度以及逆变器的冷却方式等相关指标。 b. 直流输入最大电流 c. 直流输入最大电压 d. 直流输入MPP电压范围 逆变器对太阳能电池部分进行最大功率追踪(MPPT)的电压范围,一般小于逆变器允许的最大直流输入电压,设计电池组件的输出电压应当在MPP电压范围之内。 e. 直流输入最大功率

基于DSP光伏并网逆变器的硬件电路设计

本科生毕业设计说明书(毕业论文) 题目:基于DSP的光伏并网逆变器 硬件电路的设计 学生姓名: 学号: 专业:电气工程及其自动化 班级: 指导教师:

基于DSP的光伏并网逆变器硬件电路的设计 摘要 由于近年来不可再生能源的不断消耗,能源危机日益凸显,各国都在加紧开发新能源。太阳能发电作为一种全新的电能生产方式,具有清洁无污染、来源永不衰竭且维护措施简单等特点,因而受到越来越广泛的关注。本文针对太阳能应用的一个重要研究领域——光伏发电系统,尤其是小功率光伏并网发电系统,设计实现了基于DSP控制的单相光伏并网逆变器的硬件电路。 论文首先介绍了太阳能光伏并网的国内外发展现状,阐述了利用DSP控制光伏并网系统的基本原理。然后提出了以逆变器DC/AC变换技术为核心的单相光伏并网逆变器的硬件电路设计方案,并在Matlab软件上进行了仿真测试。最后对后续研究工作进行了展望,为进一步制作电路板及其调试提供了参考。 关键词:光伏并网;逆变器;数字信号处理器;Matlab仿真

PV Grid-Connected Inverter Hardware Circuit Design Based on DSP Abstract In recent years, with the continuous consumption of non-renewable energy, the energy crisis has become increasingly prominent, countries are stepping up the pace to develop new energy. Solar power, as a new energy production methods, owns many features, such as, clean, non-polluting, never failure of source and simple maintenance measures, and thus draws more and more attention. In this paper, as for an important research field of solar energy applications-photovoltaic systems, especially low-power photovoltaic power generation system, the hardware circuit of the DSP-based control of single phase photovoltaic grid-connected inverter is designed and implemented. The paper firstly described the development of solar photovoltaic grid in the world, and explained the basic principles of DSP controlled photovoltaic grid system. Then objective of the single-phase PV grid inverter with the core of DC / AC conversion technology inverter hardware circuit is designed and its simulation tests on the Matlab software is proceeded. Finally, the prospect of follow-up study provides a reference for the further production of circuit boards and their debugging. Key words: grid-connected photovoltaic; inverter; DSP; Matlab simulation

为什么要使用光伏并网逆变器

为什么要使用光伏并网逆变器? 目前我国光伏发电系统主要是直流系统,即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电,而蓄电池直接给负载供电,如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流 系统。此类系统结构简单,成本低廉,但由于负载直流电压的不同(如12V、24V、48V等),很难实现系统的标准化和兼容性,特别是民用电力,由于大多为交流负载,以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外,光伏发电最终将实现并网运行,这就必须采用成熟的市场模式,今后交流光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。 什么是光伏并网逆变器? 1.要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高,为了最大限度地利用太阳电池,提高系统效率,必须设法提高逆变器的效率。 2.要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区,许多电站无人值守和维护,这就要求逆变器具有合理的电路结构,严格的元器件筛选,并要求逆变器具备各种保护功能,如输入直流极性接反保护,交流输出短路保护,过热、过载保护等。 3.要求直流输入电压有较宽的适应范围,由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化,蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用,但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动,特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大,如12V蓄电池,其端电压可在10V~16V之间变化,这就要求逆变器必须在较大的

直流输入电压范围内保证正常工作,并保证交流输出电压的稳定。 4.在中、大容量的光伏发电系统中,逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中,若采用方波供电,则输出将含有较多的谐波分量,高次谐波将产生附加损耗,许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备,这些设备对电网品质有较高的要求,当中、大容量的光伏发电系统并网运行时,为避免与公共电网的电力污染,也要求逆变器输出正弦波电流。 光伏并网逆变器的工作原理? 逆变器将直流电转化为交流电,若直流电压较低,则通过交流变压器升压,即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器,由于直流母线电压较高,交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V,在中、小容量的逆变器中,由于直流电压较低,如12V、24V,就必须设计升压电路。 中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种,推挽电路,将升压变压器的中性插头接于正电源,两只功率管交替工作,输出得到交流电力,由于功率晶体管共地边接,驱动及控制电路简单,另外由于变压器具有一定的漏感,可限制短路电流,因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低,带动感性负载的能力较差。 全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点,功率晶体管调节输出脉冲宽度,输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路,即使对感性负载,输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下

光伏逆变器概述(完整版)

光伏逆变器概述 工作原理及特点 工作原理: 逆变装置的核心,是逆变开关电路,简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断,来完成逆变的功能。 特点: (1)要求具有较高的效率。 由于目前太阳能电池的价格偏高,为了最大限度的利用太阳能电池,提高系统效率,必须设法提高逆变器的效率。 (2)要求具有较高的可靠性。 目前光伏电站系统主要用于边远地区,许多电站无人值守和维护,这就要求逆变器有合理的电路结构,严格的元器件筛选,并要求逆变器具备各种保护功能,如:输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 (3)要求输入电压有较宽的适应范围。 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大,如12V的蓄电池,其端电压可能在10V~16V之间变化,这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 光伏逆变器分类 有关逆变器分类的方法很多,例如:根据逆变器输出交流电压的相数,可分为单相逆变器和三相逆变器;根据逆变器使用的半导体器件类型不同,又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原理的不同,还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器,这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。

1、集中型逆变器 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGB T功率模块,功率较小的使用场效应晶体管,同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量,使它非常接近于正弦波电流,一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高,成本低,但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时),采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高效率。 2、组串型逆变器 组串逆变器是基于模块化概念基础上的,每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网,已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本,也增加了系统的可靠性。同时,在组串间引人"主-从"的概念,使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下,将几组光伏组串联系在一起,让其中一个或几个工作,从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念,使得系统的可靠性又进了一步。目前,无变压器式组串逆变器已占了主导地位。 3、微型逆变器 在传统的PV系统中,每一路组串型逆变器的直流输入端,会由10块左右光伏电池板串联接入。当10块串联的电池板中,若有一块不能良好工作,则这一串都会受到影响。若逆变器多路输入使用同一个MPPT,那么各路输入也都会受到影响,大幅降低发电效率。在实际应用中,云彩,树木,烟囱,动物,灰尘,冰雪等各种遮挡因素都会引起上述因素,情况非常普遍。而在微型逆变器的PV系统中,每一块电池板分别接入一台微型逆变器,当电池板中有一块不能良好工作,则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行,使得系统总体效率更高,发电量更大。在实际应用中,若组串型逆变器出现故障,则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用,而微型逆变器故障造成的影响相当之小。 4、功率优化器 太阳能发电系统加装功率优化器(Optimizer)可大幅提升转换效率,并将逆变器(Inverter)功能化繁为简降低成本。为实现智慧型太阳能发电系统,装置功率优化器可确实让每一个太阳能电池发挥最佳效能,并随时监控电池耗损状态。功率优化器是介于发电系统与逆变器之间的装置,主要任务是替代逆变器原本的最佳功率点追踪功能。功率优化器藉由将线路简化以及单一太阳能电池即对应一个功率优化器等方式,以类比式进行极为快速的最佳功率

一文看懂光伏逆变器工作原理!

一文看懂光伏逆变器工作原理! 工作原理及特点 工作原理: 逆变装置的核心,是逆变开关电路,简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断,来完成逆变的功能。 特点: (1)要求具有较高的效率。 由于目前太阳能电池的价格偏高,为了最大限度的利用太阳能电池,提高系统效率,必须设法提高逆变器的效率。 (2)要求具有较高的可靠性。 目前光伏电站系统主要用于边远地区,许多电站无人值守和维护,这就要求逆变器有合理的电路结构,严格的元器件筛选,并要求逆变器具备各种保护功能,如:输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 (3)要求输入电压有较宽的适应范围。 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大,如12V的蓄电池,其端电压可能在 10V~16V之间变化,这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 光伏逆变器分类 有关逆变器分类的方法很多,例如:根据逆变器输出交流电压的相数,可分为单相逆变器和三相逆变器;根据逆变器使用的半导体器件类型不同,又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原

理的不同,还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器,这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。 1、集中型逆变器 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGBT功率模块,功率较小的使用场效应晶体管,同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量,使它非常接近于正弦波电流,一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高,成本低,但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时),采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高效率。 2、组串型逆变器 组串逆变器是基于模块化概念基础上的,每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网,已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本,也增加了系统的可靠性。同时,在组串间引人"主-从"的概念,使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下,将几组光伏组串联系在一起,让其中一个或几个工作,从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念,使得系统的可靠性又进了一步。目前,无变压器式组串逆变器已占了主导地位。

光伏并网逆变器设计方案讲解

100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)

1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp(我国将达到400MWp),2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备,成本低,效率高,容量大,被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品,直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站,从原理上讲,其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同,但由于装置容量较大,在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上,主要会影响: 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时,一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标,其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式,且容量较大,此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视,否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构,受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标,系统的电流脉动要远高于中小功率系统,对电流的滤波和噪声控制需要特别注意,此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大,其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度,由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度,在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上,主要考虑: 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计

离网光伏系统设计说明书

离网光伏发电系统容量设计 一.任务目标 1.掌握容量设计的步骤和思路。 2.掌握光伏发电系统的容量设计方法。 3.了解光伏发电系统容量设计考虑的相关因素。 二.任务描述 光伏发电系统容量设计主要涉及蓄电池容量、蓄电池串并联数、光伏发电系统的发电量、光伏组件串并联数的计算。本实验报告主要以两种常见的计算方法为主。计算过程中需要注意不同容量单位之间的换算。 三.任务实施 1.容量设计的步骤及思路: 光伏发电系统容量设计的主要目的是计算出系统在全年能够可靠工作所需的太阳能电池组件和蓄电池的数量。主要步骤: 2.蓄电池容量和蓄电池组的设计: (1)基本计算方法及步骤 ①将负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的连续阴雨天数得到初步的蓄电池容量。阴雨天数的选择可参照如下:一般负载,如太阳能路灯等,可根据经验或需要在3-7选取,重要的负载。如通信、导航、医院救治等,在7-15选取。

②蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。一般情况下,浅循环型蓄电池选用50%的放电深度,深循环型蓄电池选用75%的放电深度。 ③综合①②得电池容量的基本公式为 最大放电深度连续阴雨天数 负载日平均用电量蓄电池容量?= 式中,电量的单位是h A ?,如果电量的单位是h W ?,先将h W ?折算为h A ?,折算关系如下: 系统工作电压 )负载日平均用电量(负载平均用电量h W ?= (2)相关因素的考虑 上 ①放电率对蓄电池容量的影响。 蓄电池的容量随着放电率的改变而改变,这样会对容量设计产生影响。计算光伏发电系统的实际平均放电率。 最大放电深度 连续阴雨天数负载工作时间)平均放电率(?=h 负载工作功率负载工作时间负载工作功率负载工作时间∑ ∑?= ②温度对蓄电池容量的影响。 蓄电池的实际容量会随着温度的变化而变化,当温度下降时,蓄电池的实际容量下降;温度升高时,蓄电池的实际容量略有升高。蓄电池的实际容量与温度的关系如图4-3所示曲线所示。

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