光伏三相逆變器係列(一):光伏行業及三相逆變器特點淺析
發布時間:2023-11-13 來源:Arrow 責任編輯:wenwei
【導讀】guangfufadianshizhiliyongguangfuzujiandeguangshengfutexiaoying,zhijiejiangtaiyangnengzhuanhuaweidiannengdeyizhongfadianxingshi。taiyangnengguangfuchanyefazhandeyuandonglishiyishiyou,mei,tianranqiweidaibiaodechuantongnengyuanriyikujie。guangfufadianchanpinzhuyaoyongyunongcundianqihua、通信和工業、並網發電、太tai陽yang能neng路lu燈deng和he儲chu能neng產chan品pin。由you於yu氣qi候hou保bao護hu和he可ke持chi續xu發fa展zhan等deng諸zhu多duo方fang向xiang的de影ying響xiang,全quan球qiu對dui可ke再zai生sheng能neng源yuan的de需xu求qiu在zai不bu斷duan增zeng加jia,這zhe為wei光guang伏fu市shi場chang提ti供gong了le良liang好hao的de機ji遇yu。然ran而er,光guang伏fu市shi場chang也ye麵mian臨lin著zhe一yi些xie挑tiao戰zhan,比bi如ru價jia格ge下xia跌die導dao致zhi的de利li潤run率lv下xia降jiang,及ji產chan業ye鏈lian上shang下xia遊you的de激ji烈lie競jing爭zheng等deng問wen題ti。
光伏未來發展趨勢
① 光伏發展規劃
“十四五”期間,國家發改委、國家能源局、財政部等多部門相繼發布了《“十四五”現代能源體係規劃》和《“十四五”可再生能源發展規劃》,提出到2025 年,可再生能源年發電量達到 3.3萬億千瓦時左右。“十四五”期間,可再生能源發電量增量在全社會用電量增量中的占比超過 50%,風電和太陽能發電量實現翻倍。
② 平價上網時代到來,技術創新推動成本加速下降
2021年6月7日,國家發改委發布的《關於2021年新能源上網電價政策有關事項的通知》(發改價格[2021]833 號)指出,自2021年起,對新備案集中式光伏電站、工商業分布式光伏項目,中央財政不再補貼,實行平價上網。2021年新建項目上網電價,按當地燃煤發電基準價執行。太陽能光伏進入平價上網時代。
雖然光伏補貼“退坡”明顯,但對於已取得相應補貼標準的光伏電站,其補貼標準 20 年不變;tongshi,duiyuxinjianguangfudianzhan,zaishangyouchannengkuozhanghejishugexindetuidongxia,jinnianlaiguangfudianzhandejianshechengbenchengxiandafuxiajiangqushi,genjuguojikezaishengnengyuanshu(IRENA)公布的數據顯示,2021 年投運的地麵大型光伏發電項目的加權平均 LCOE 同比下降 13%,降至 0.048 美元/千瓦時,總裝機成本不斷下降,有助於實現平價上網下的持續盈利。光伏發電將成為具有成本競爭力、可靠且可持續的電力來源,在市場因素的驅動下邁入新的發展階段,開啟更大的市場空間。
三相逆變器的定義及特點
光伏並網發電係統的核心是並網逆變器,是由直流轉為交流的關鍵。三相逆變器會影響效率,諧波,THD等關鍵性能參數,其控製係統的好壞直接影響整個光伏係統的性能。
圖1 直流電壓波形示意圖
圖2 輸出交流正弦示意圖
● 三相逆變就是由直流電壓轉換出的交流電壓為三相,即 AC-380V,三相電是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢組成。
● 三相逆變器的定義就是將直流電能轉換為交流電能的轉換器,其基本原理就是SPWM(正弦波脈寬調製),三相逆變電路由IGBT管子組成,要實現逆變,就得按一定規律觸發管子,而SPWM就是得到一定規律的觸發IGBT管子的脈衝的技術,通過SPWM調製得到的觸發脈衝,直接給IGBT的de基ji極ji就jiu可ke以yi了le,實shi現xian了le二er者zhe的de互hu聯lian。逆ni變bian器qi的de輸shu出chu是shi將jiang直zhi流liu電dian壓ya分fen割ge成cheng若ruo幹gan個ge脈mai衝chong,這zhe些xie脈mai衝chong的de麵mian積ji,正zheng好hao等deng於yu正zheng弦xian波bo的de麵mian積ji。通tong常chang情qing況kuang下xia,一yi個ge周zhou期qi內nei脈mai衝chong的de個ge數shu乘cheng以yi50即為調製頻率。
● 硬件架構為四個功率器件開關組成單相、三相橋式電路,橋式輸出至負載間串接低通濾波元件,控製回路具有兩個信號產生源,一個是固定幅值的三角波(調製波)fashengqi,yigeweizhengxianbofashengqi,liyongsanjiaoboduizhengxianbojinxingtiaozhi,jiuhuidedaozhankongbianzhaozhengxianguilvbianhuadefangbomaichonglie,tiaozhibibutong,yigezhengxianzhouqimaichonglieshudengyutiaozhibopinlvchuyijibopinlv)。
● 三相逆變器根據每個橋臂的開關狀態分為2電平和3電平。
2L電平與3L電平的區別
如下是2L電平與3L電平電壓和電流波形圖:
圖3 2L電平電壓和電流波形圖
圖4 3L電平電壓和電流波形圖
● 2電平 — 逆變器的每個橋臂隻有兩種開關狀態:1態和0態,1態分別對應Vao=Vd/2, -Vd/2
● 3電平 — 逆變器的每個橋臂有三種開關狀態:1態, 0態, 2態分別對應Vao=Vd/2, -Vd/2, 0
● 三san電dian平ping逆ni變bian器qi主zhu要yao的de特te點dian是shi由you多duo個ge電dian階jie合he成cheng的de輸shu出chu電dian壓ya正zheng弦xian波bo形xing,這zhe樣yang在zai相xiang同tong開kai關guan頻pin率lv條tiao件jian下xia,與yu傳chuan統tong的de二er電dian平ping逆ni變bian器qi相xiang比bi,諧xie波bo含han量liang大da為wei減jian少shao,對dui電dian網wang的de幹gan擾rao越yue小xiao
● 逆變器的功率主要為10-500KW,主要拓撲為INPC和TNPC。TNPC適用功率範圍為10-100KW,INPC適用功率為100-500KW
INPC和TNPC的結構區別
如下是INPC和TNPC的結構示意圖:
圖5 INPC 結構示意圖
圖6 TNPC結構示意圖
從結構示意圖看,不同點如下:
● INPC由4個IGBT和4個體二極管加2個續流二極管組成
● TNPC由4個IGBT和4個體二極管組成
因此,承受母線電壓輸入最大電壓等級不同:
● INPC能承受VDSmax=1500V
● TNPC能承受VDSmax=1100V
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