光伏逆變器工作原理:運維及異常故障處理

Mondo 科技 更新 2024-03-03

一。

1、光伏電站逆變器的工作原理。

二、光伏電站發電系統的主要部件。

1、光伏發電是指利用太陽能電池的p-n結光生伏特效應原理,即半導體電子器件,有效吸收太陽光輻射能量,通過轉換裝置將其轉化為電能的直接發電方式,是當今光伏發電的主流,具有可再生能源、 無汙染等

光伏電站逆變器的工作原理。

逆變器的定義:一般把交流電能量轉化為直流電能的過程稱為整流,完成整流功能的電路稱為整流電路,實現整流過程的裝置稱為整流裝置或整流器。 相應地,將直流電能量轉換為交流電能的過程稱為逆變器,完成逆變器功能的電路稱為逆變器電路,實現逆變過程的裝置稱為逆變器裝置或逆變器。

變頻器的作用。

併網逆變器是光伏電站中的重要電氣裝置,也是光伏發電系統中的核心裝置。 逆變器將光伏陣列產生的直流電(DC)反轉為三相正弦交流電(AC),輸出滿足電網要求的電能。

根據變頻器的容量,可分為三類:

集中式逆變器。

組串式逆變器。

微型逆變器。

逆變器的功能要求。

逆變器不僅具有直接交流轉換功能,還具有使太陽能電池效能最大化的功能和系統故障保護功能。 綜上所述,有自動執行和關機功能、最大功率跟蹤控制功能、防分離執行功能(用於併網系統)、自動電壓調節功能(用於併網系統)、直流檢測功能(用於併網系統)、直流接地檢測功能(用於併網系統)。

1)自動執行和關機功能。

早晨日出後,太陽輻射強度逐漸增加,太陽能電池的輸出也隨之增加,當達到逆變器工作所需的輸出功率時,逆變器將自動開始執行。 逆變器進入執行後,隨時監控太陽能電池組件的輸出,只要太陽能電池組件的輸出功率大於逆變器工作所需的輸出功率,逆變器就會繼續執行; 關閉直到日落,逆變器即使在雨天也可以執行。 當太陽能電池組件的輸出變小時,逆變器的輸出接近0時,逆變器將形成待機狀態。

2)最大功率跟蹤控制功能。

太陽能電池組件的輸出隨太陽輻射的強度和太陽能電池組件本身的溫度(晶元溫度)而變化。 此外,由於太陽能電池組件的電壓隨著電流的增加而降低,因此有乙個最佳的工作點來獲得最大功率。 太陽輻射的強度在變化,顯然甜蜜點也在變化。 相對於這些變化,太陽能電池組件的工作點始終在最大功率點,系統始終從太陽能電池模組獲得最大功率輸出,這是最大功率跟蹤控制。 太陽能發電系統逆變器最重要的特點是它們包括最大功率點跟蹤(MPPT)功能。

3)電網檢測和並網功能。

併網逆變器在併網發電之前,需要從電網取電,檢測電網輸電的電壓、頻率、相序等引數,然後調整自身發電的引數,與電網的功率引數同步,完成後將併網發電。

4)低壓穿越功能。

當電力系統發生事故或擾動導致光伏電站並網點電壓驟降時,光伏電站可以保證在一定的壓降範圍和時間間隔內連續執行而不脫離電網。

5)孤島效應的檢測和控制。

在正常發電過程中,光伏併網發電系統與大電網相連,將有功功率輸送到電網,但當電網斷電時,光伏併網發電系統仍可能連續工作,獨立於當地負荷執行,這稱為孤島效應。 當逆變器產生孤島效應時,會對人身安全、電網執行、逆變器本身造成很大的安全隱患,因此逆變器接入標準規定,光伏併網逆變器必須具有孤島效應的檢測和控制功能。

孤島效應的檢測方法有無源檢測和主動檢測兩種,無源檢測法檢測併網逆變器輸出端電壓和電流的幅值。 逆變器不向電網增加干擾訊號,通過檢測電流相位偏移、頻率等引數是否超過規定值來判斷電網是否斷電,不會造成電網波動,也不會造成能量損失。 主動檢測是指並網逆變器主動,定期向電網施加一些干擾訊號,如頻移、相移等,因為電網可以看作是乙個無限的電壓源,當有電網時,這些干擾訊號就會被電網吸收,如果電網發生, 這些干擾訊號會形成正反饋,最終會超過頻率或電壓,從而判斷是否發生了孤島效應。

光伏逆變器的主要技術指標。

1.輸出電壓的穩定性。

在光伏系統中,太陽能電池發出的電能首先由匯流箱收集,然後由逆變器反轉為270V和315V等交流電。 但是,光伏元件的輸出電壓受其自身輻照度的影響,其輸出電壓變化幅度大,對於合格的逆變器,當輸入端電壓在此範圍內變化時,其穩態輸出電壓的變化不應超過plusmn的額定值; 5%,負載突然變化時其輸出電壓偏差不應超過額定值的10%。

2.輸出電壓的波形失真。

對於正弦波逆變器,應指定最大允許波形失真(或諧波含量)。 通常表示為輸出電壓的總波形失真,其值不應超過5%(單相輸出允許l0%)。 由於逆變器輸出的高次諧波電流會在感性負載上產生渦流等額外損耗,如果逆變器的波形畸變過大,會導致負載元件發熱嚴重,不利於電氣裝置的安全,嚴重影響系統的執行效率。

3.額定輸出頻率。

對於電機等負載,如洗衣機、冰箱等,由於電機的最佳頻率工作點是50Hz,頻率過高或過低都會導致裝置發熱,降低系統的執行效率和使用壽命,因此變頻器的輸出頻率應相對穩定, 通常為 50Hz。

4.負載功率因數。

表徵逆變器承載感性負載或容性負載的能力。 正弦波逆變器的負載功率因數為07~0.9、額定值為09。在一定負載功率的情況下,如果逆變器的功率因數較低,則所需逆變器的容量會增加,一方面會增加成本,另一方面光伏系統交流電路的視在功率會增加,環路電流會增加, 損耗必然會增加,系統效率也會降低。

5.逆變器效率。

逆變器的效率是指其輸出功率與輸入功率在規定工況下的比值,以百分比表示,一般來說,光伏逆變器的標稱效率是指純電阻負載和80%負載的效率。 由於光伏系統整體成本較高,應最大限度地提高光伏逆變器的效率,降低系統成本,提高光伏系統的價效比。 目前主流逆變器的標稱效率在80%-95%之間,小功率逆變器的效率不低於85%。 在光伏系統的實際設計過程中,不僅要選擇高效逆變器,還要通過合理的系統配置,使光伏系統負載在最佳效率點附近工作。

6.額定輸出電流(或額定輸出容量)。

表示逆變器在規定負載功率因數範圍內的額定輸出電流。 一些逆變器產品給出額定輸出容量,以VA或KVA表示。 逆變器的額定容量是輸出功率因數為1(即純阻性負載)時額定輸出電流的乘積。

光伏逆變器的主要保護措施。

效能優良的變頻器還應具有完整的保護功能或措施,以應對實際使用過程中的各種異常情況,從而保護變頻器本身和系統的其他部分不受損壞。

1) 輸入欠壓保護:

當輸入電壓小於額定電壓的85%時,逆變器應有保護和顯示。

2) 輸入過壓保護:

當輸入電壓高於額定電壓的130%時,逆變器應有保護和顯示。

3) 過流保護:

逆變器的過流保護應能保證在負載短路或電流超過允許值時能及時動作,從而保護其免受浪湧電流的損害。 當工作電流超過額定值的150%時,逆變器應該能夠自我保護。

4)輸出短路保護:

變頻器短路保護動作時間不應超過05s。

5) 輸入反極性保護:

當輸入端子的正負極反轉時,逆變器應具有保護功能和顯示功能。

6)防雷保護:

逆變器應具有防雷保護。

7)過溫保護等

此外,對於沒有穩壓措施的逆變器,逆變器還應具有輸出過壓保護措施,以保護負載免受過壓損壞。

光伏逆變器的發展趨勢。

對於太陽能逆變器來說,提高電源的轉換效率是乙個永恆的話題,但當系統的效率越來越高,幾乎接近100%時,效率的進一步提高將伴隨著較低的價效比,因此,如何保持高效率,同時保持良好的競爭力將是當前的乙個重要課題。

與提高逆變器效率的努力相比,如何提高整個逆變器系統的效率正逐漸成為太陽能系統的另乙個重要問題。 在太陽能電池陣列中,當出現2 3%的區域性面積的陰影時,對於具有MPPT功能的逆變器來說,此時系統的功率輸出甚至會下降20%左右! 為了更好地適應這樣的情況,一對一的MPPT或多個MPPT控制功能對於單個或部分太陽能元件非常有效。

由於逆變器系統處於併網執行狀態,系統漏電到地面會造成嚴重的安全問題; 此外,為了提高系統的效率,大多數太陽能電池陣列將串聯使用到高直流輸出電壓; 因此,由於電極之間發生異常情況,容易產生直流電弧,並且由於直流電壓高,電弧很難熄滅,非常容易引起火災。 隨著太陽能逆變器系統的廣泛採用,系統安全問題也將成為逆變器技術的重要組成部分。

此外,電力系統正在迎來智慧型電網技術的快速發展和普及。 大量太陽能等新能源電力系統併網,對智慧型電網系統的穩定性提出了新的技術挑戰。 更快、更準確、更智慧型地設計出與智慧型電網相容的逆變器系統,將成為未來太陽能逆變器系統的必要條件。

總的來說,變頻器技術的發展是隨著電力電子、微電子和現代控制理論的發展而發展起來的。 隨著時間的推移,逆變器技術正朝著更高的頻率、更高的功率、更高的效率和更小的尺寸發展。

集中式逆變器的造型介紹。

發電過程。 光伏電站是利用一定數量的太陽能電池組件串聯接收太陽光,將輻射能轉化為一定電壓和電流的直流電,然後在匯流箱內併聯多個電池組以增加電流,併聯到並網逆變器後,將幾個有電流的匯流箱連線到逆變器的額定電流, 並通過併網逆變器將電池組件發出的直流電逆變成滿足電網需要的交流電,並通過箱式變壓器公升壓連線到配電裝置,然後連線到電站的主變壓器。通過變壓器將電壓提高到滿足電網要求的電壓水平,然後連線到電網。

裝置的組成。 主要裝置包括電池組件、匯流箱、逆變器、箱式變壓器、高低壓配電裝置和主變壓器。

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