光伏逆变器是光伏系统非常重要的一个设备,主要作用是把光伏组件发出来的直流电变成交流电,除此之外,逆变器还承担检测组件、电网、电缆运行状态,和外界通信交流,系统安全管家等重要功能。
在光伏行业标准NB32004-2013中,逆变器有100多个严格的技术参数,每一个参数合格才能拿到证书。国家质检总局每一年也会抽查,对光伏并网逆变器产品的保护连接、接触电流、固体绝缘的工频耐受电压、额定输入输出、转换效率、谐波和波形畸变、功率因数、直流分量、交流输出侧过/欠压保护等9个项目进行检验。一款全新的逆变器,从开发到量产,要两年多时间才能出来,除了过欠电压保护等功能外,逆变器还有很多鲜为人知的黑科技,如漏电流控制、热设计、电磁兼容、谐波抑制,效率控制等等,需要投入大量的人力和物力去研发和测试。
1)对于额定输出小于或等于30KVA的逆变器,300mA;
2)对于额定输出大于30KVA的逆变器,10mA/KVA。
光伏系统漏电流有两个特点,一是成份复杂,有直流部份,也有交流部份;二是电流副值很少,毫安级别,对精度要求极高,需要专用的电流传感器,能源部的光伏标准规定:对于光伏漏电流的检测须采用Type B,也就是交直流漏电流均能测量的电流传感器。
漏电流传感器安装在逆变器对外地线输出接口,检测逆变器输出地线的电流。
对于传统单/三相无变压器型光伏并网逆变器拓扑,共模电流(漏电流)有效抑制的两个基本条件为:各桥臂电感值选取一致;采用非零矢量合成参考矢量,使得共模电压保持恒定。
为了解决全 H 桥光伏逆变器中漏电流的问题,可以使用双极性PWM 调制。这种调制消除了共模电压对板的高频成分,从而共模电压一般只有一次谐波的低频分量,从而减少漏电流的影响。
这种拓扑结构相比于全桥只需要增加一个的晶体管,这就是它命名H5 的原因。电流续流期间将光伏电池从电网断开,以防止面板两极对地电压随开关频率波动,从而保持共模电压几乎不变。
HERIC交流旁路拓扑,其工作原理如下:正半周期内,开关S5始终关断而S6始终导通、S1和S4以开关频率调制。当S1和S4导通时,和电压分别为Udc和0,此时共模电压= Udc/2;当S1和S4关断时,电流经S6、S5反并联二极管续流,和电压均Udc/2,此时共模电压= Udc/2。
H6直流旁路拓扑,其工作原理如下:正半周期内,开关S1和S4始终导通,S5、S6和S2、S3交替导通。当S5、S6导通,S2、S3关断时,此时共模电压= Udc/2;当S2、S3导通,S5、S6关断时,电流续流路径有2条:(1)S1、S3反并联二极管,(2) S4、S2反并联二极管。二极管D7和D8将电压钳位至Udc/2,此时共模电压= Udc/2。负半周期内共模电压也是Udc/2,因此漏电流可以得到有效抑制。
H6.5拓扑在HERIC的基础上有所改进,相比传统的HERIC少一颗diode,因此效率相对会比HERIC有所提高。在无功交换没有经过母线电容,开关状态时工模电压为二分之一母线电压,因此工模电流会很小;同时输出为三电平,滤波器磁芯体积可以进一步减小,进一步提升效率;同时中间横管为boost芯片,在开关损耗方面有进一步优化,使得整机效率进一步提升。另一方面,现在有模块封装,使得芯片的结温相抵传统的单管会有所改善,可以显著提高产品可靠性。
除了以上的几个拓扑结构外,采用3电平或者5电平等多电平技术,可以降低组件正负极对地的电压,也可以减少漏电流。
来源:古瑞瓦特