光伏逆变器工作原理:运维及异常故障处理

小夏 科技 更新 2024-03-03

一。

1、光伏电站逆变器的工作原理。

二、光伏电站发电系统的主要部件。

1、光伏发电是指利用太阳能电池的p-n结光生伏特效应原理,即半导体电子器件,有效吸收太阳光辐射能量,通过转换装置将其转化为电能的直接发电方式,是当今光伏发电的主流,具有可再生能源、 无污染等

光伏电站逆变器的工作原理。

逆变器的定义:一般把交流电能量转化为直流电能的过程称为整流,完成整流功能的电路称为整流电路,实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。 相应地,将直流电能量转换为交流电能的过程称为逆变器,完成逆变器功能的电路称为逆变器电路,实现逆变过程的装置称为逆变器设备或逆变器。

变频器的作用。

并网逆变器是光伏电站中的重要电气设备,也是光伏发电系统中的核心设备。 逆变器将光伏阵列产生的直流电(DC)反转为三相正弦交流电(AC),输出满足电网要求的电能。

根据变频器的容量,可分为三类:

集中式逆变器。

组串式逆变器。

微型逆变器。

逆变器的功能要求。

逆变器不仅具有直接交流转换功能,还具有使太阳能电池性能最大化的功能和系统故障保护功能。 综上所述,有自动运行和关机功能、最大功率跟踪控制功能、防分离运行功能(用于并网系统)、自动电压调节功能(用于并网系统)、直流检测功能(用于并网系统)、直流接地检测功能(用于并网系统)。

1)自动运行和关机功能。

早晨日出后,太阳辐射强度逐渐增加,太阳能电池的输出也随之增加,当达到逆变器工作所需的输出功率时,逆变器将自动开始运行。 逆变器进入运行后,随时监控太阳能电池组件的输出,只要太阳能电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率,逆变器就会继续运行; 关闭直到日落,逆变器即使在雨天也可以运行。 当太阳能电池组件的输出变小时,逆变器的输出接近0时,逆变器将形成待机状态。

2)最大功率跟踪控制功能。

太阳能电池组件的输出随太阳辐射的强度和太阳能电池组件本身的温度(芯片温度)而变化。 此外,由于太阳能电池组件的电压随着电流的增加而降低,因此有一个最佳的工作点来获得最大功率。 太阳辐射的强度在变化,显然甜蜜点也在变化。 相对于这些变化,太阳能电池组件的工作点始终在最大功率点,系统始终从太阳能电池模块获得最大功率输出,这是最大功率跟踪控制。 太阳能发电系统逆变器最重要的特点是它们包括最大功率点跟踪(MPPT)功能。

3)电网检测和并网功能。

并网逆变器在并网发电之前,需要从电网取电,检测电网输电的电压、频率、相序等参数,然后调整自身发电的参数,与电网的功率参数同步,完成后将并网发电。

4)低压穿越功能。

当电力系统发生事故或扰动导致光伏电站并网点电压骤降时,光伏电站可以保证在一定的压降范围和时间间隔内连续运行而不脱离电网。

5)孤岛效应的检测和控制。

在正常发电过程中,光伏并网发电系统与大电网相连,将有功功率输送到电网,但当电网断电时,光伏并网发电系统仍可能连续工作,独立于当地负荷运行,这称为孤岛效应。 当逆变器产生孤岛效应时,会对人身安全、电网运行、逆变器本身造成很大的安全隐患,因此逆变器接入标准规定,光伏并网逆变器必须具有孤岛效应的检测和控制功能。

孤岛效应的检测方法有无源检测和主动检测两种,无源检测法检测并网逆变器输出端电压和电流的幅值。 逆变器不向电网增加干扰信号,通过检测电流相位偏移、频率等参数是否超过规定值来判断电网是否断电,不会造成电网波动,也不会造成能量损失。 主动检测是指并网逆变器主动,定期向电网施加一些干扰信号,如频移、相移等,因为电网可以看作是一个无限的电压源,当有电网时,这些干扰信号就会被电网吸收,如果电网发生, 这些干扰信号会形成正反馈,最终会超过频率或电压,从而判断是否发生了孤岛效应。

光伏逆变器的主要技术指标。

1.输出电压的稳定性。

在光伏系统中,太阳能电池发出的电能首先由汇流箱收集,然后由逆变器反转为270V和315V等交流电。 但是,光伏组件的输出电压受其自身辐照度的影响,其输出电压变化幅度大,对于合格的逆变器,当输入端电压在此范围内变化时,其稳态输出电压的变化不应超过plusmn的额定值; 5%,负载突然变化时其输出电压偏差不应超过额定值的10%。

2.输出电压的波形失真。

对于正弦波逆变器,应指定最大允许波形失真(或谐波含量)。 通常表示为输出电压的总波形失真,其值不应超过5%(单相输出允许l0%)。 由于逆变器输出的高次谐波电流会在感性负载上产生涡流等额外损耗,如果逆变器的波形畸变过大,会导致负载元件发热严重,不利于电气设备的安全,严重影响系统的运行效率。

3.额定输出频率。

对于电机等负载,如洗衣机、冰箱等,由于电机的最佳频率工作点是50Hz,频率过高或过低都会导致设备发热,降低系统的运行效率和使用寿命,因此变频器的输出频率应相对稳定, 通常为 50Hz。

4.负载功率因数。

表征逆变器承载感性负载或容性负载的能力。 正弦波逆变器的负载功率因数为07~0.9、额定值为09。在一定负载功率的情况下,如果逆变器的功率因数较低,则所需逆变器的容量会增加,一方面会增加成本,另一方面光伏系统交流电路的视在功率会增加,环路电流会增加, 损耗必然会增加,系统效率也会降低。

5.逆变器效率。

逆变器的效率是指其输出功率与输入功率在规定工况下的比值,以百分比表示,一般来说,光伏逆变器的标称效率是指纯电阻负载和80%负载的效率。 由于光伏系统整体成本较高,应最大限度地提高光伏逆变器的效率,降低系统成本,提高光伏系统的性价比。 目前主流逆变器的标称效率在80%-95%之间,小功率逆变器的效率不低于85%。 在光伏系统的实际设计过程中,不仅要选择高效逆变器,还要通过合理的系统配置,使光伏系统负载在最佳效率点附近工作。

6.额定输出电流(或额定输出容量)。

表示逆变器在规定负载功率因数范围内的额定输出电流。 一些逆变器产品给出额定输出容量,以VA或KVA表示。 逆变器的额定容量是输出功率因数为1(即纯阻性负载)时额定输出电流的乘积。

光伏逆变器的主要保护措施。

性能优良的变频器还应具有完整的保护功能或措施,以应对实际使用过程中的各种异常情况,从而保护变频器本身和系统的其他部分不受损坏。

1) 输入欠压保护:

当输入电压小于额定电压的85%时,逆变器应有保护和显示。

2) 输入过压保护:

当输入电压高于额定电压的130%时,逆变器应有保护和显示。

3) 过流保护:

逆变器的过流保护应能保证在负载短路或电流超过允许值时能及时动作,从而保护其免受浪涌电流的损害。 当工作电流超过额定值的150%时,逆变器应该能够自我保护。

4)输出短路保护:

变频器短路保护动作时间不应超过05s。

5) 输入反极性保护:

当输入端子的正负极反转时,逆变器应具有保护功能和显示功能。

6)防雷保护:

逆变器应具有防雷保护。

7)过温保护等

此外,对于没有稳压措施的逆变器,逆变器还应具有输出过压保护措施,以保护负载免受过压损坏。

光伏逆变器的发展趋势。

对于太阳能逆变器来说,提高电源的转换效率是一个永恒的话题,但当系统的效率越来越高,几乎接近100%时,效率的进一步提高将伴随着较低的性价比,因此,如何保持高效率,同时保持良好的竞争力将是当前的一个重要课题。

与提高逆变器效率的努力相比,如何提高整个逆变器系统的效率正逐渐成为太阳能系统的另一个重要问题。 在太阳能电池阵列中,当出现2 3%的局部面积的阴影时,对于具有MPPT功能的逆变器来说,此时系统的功率输出甚至会下降20%左右! 为了更好地适应这样的情况,一对一的MPPT或多个MPPT控制功能对于单个或部分太阳能组件非常有效。

由于逆变器系统处于并网运行状态,系统漏电到地面会造成严重的安全问题; 此外,为了提高系统的效率,大多数太阳能电池阵列将串联使用到高直流输出电压; 因此,由于电极之间发生异常情况,容易产生直流电弧,并且由于直流电压高,电弧很难熄灭,非常容易引起火灾。 随着太阳能逆变器系统的广泛采用,系统安全问题也将成为逆变器技术的重要组成部分。

此外,电力系统正在迎来智能电网技术的快速发展和普及。 大量太阳能等新能源电力系统并网,对智能电网系统的稳定性提出了新的技术挑战。 更快、更准确、更智能地设计出与智能电网兼容的逆变器系统,将成为未来太阳能逆变器系统的必要条件。

总的来说,变频器技术的发展是随着电力电子、微电子和现代控制理论的发展而发展起来的。 随着时间的推移,逆变器技术正朝着更高的频率、更高的功率、更高的效率和更小的尺寸发展。

集中式逆变器的造型介绍。

发电过程。 光伏电站是利用一定数量的太阳能电池组件串联接收太阳光,将辐射能转化为一定电压和电流的直流电,然后在汇流箱内并联多个电池组以增加电流,并联到并网逆变器后,将几个有电流的汇流箱连接到逆变器的额定电流, 并通过并网逆变器将电池组件发出的直流电逆变成满足电网需要的交流电,并通过箱式变压器升压连接到配电装置,然后连接到电站的主变压器。通过变压器将电压提高到满足电网要求的电压水平,然后连接到电网。

设备的组成。 主要设备包括电池组件、汇流箱、逆变器、箱式变压器、高低压配电装置和主变压器。

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