Igbt光伏逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT光伏逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能具有安全、清潔和資源普遍性等優(yōu)點(diǎn)，能夠成為替代化石能源主要的可再 生能源。太陽能光伏發(fā)電在其開發(fā)研究、市場開拓以及產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)早已作為全球各國 激烈克爭的焦點(diǎn)。
[0003] 圖1是先有技術(shù)的光伏逆變器。如圖1所示，目前的光伏逆變器是采用三相逆變 橋。為了限制光伏逆變器第一次啟動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流時(shí)，首先閉合熔斷器F1，通過預(yù)充電電 阻R對(duì)穩(wěn)壓電容充電，待電容充電完成后，最后閉合直流斷路器。
[0004] 然而，這樣的光伏逆變器卻具有以下缺陷。
[0005] 首先，交流斷路器利用線圈中通過電流時(shí)，電磁鐵內(nèi)產(chǎn)生磁通，鐵心由于受到電場 力的作用，實(shí)現(xiàn)主電路合閘和分閘。由于逆變器啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，對(duì)供電的網(wǎng) 側(cè)電壓產(chǎn)生較大的電壓閃變，同時(shí)由于啟動(dòng)應(yīng)力較大，對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生沖擊，使逆變器的使 用壽命降低。大型地面光伏電站要求電氣設(shè)備使用壽命達(dá)到25年。交流斷路器每日啟停， 全壽命期間斷路器通斷次數(shù)超過18000次。此外，交流斷路器在長期高頻率使用過程中容 易出現(xiàn)螺絲松動(dòng)、觸頭磨損等機(jī)械故障，進(jìn)而造成逆變器停運(yùn)，影響光伏電站發(fā)電量。
[0006] 其次，為了限制光伏逆變器第一次啟動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流時(shí)，首先閉合熔斷器F1，通 過預(yù)充電電阻R對(duì)穩(wěn)壓電容充電，待電容充電完成后，最后閉合直流斷路器。然而，由于預(yù) 充電過程時(shí)，穩(wěn)壓電容最大耐壓是光伏陣列的開路電壓，也就是說光伏逆變器的功率器件 的耐壓必須大于光伏陣列的開路電壓。因此，我們在設(shè)計(jì)光伏陣列的組串時(shí)，所串的光伏組 件的開路電壓不應(yīng)大于逆變器功率器件的耐壓。因此，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，現(xiàn)有的 小容量的并網(wǎng)光伏逆變器已經(jīng)成為制約光伏電站向智能化、模塊化發(fā)展的瓶頸。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的是提供一種IGBT光伏逆變器，以提高光伏逆變器的并網(wǎng)容量 并解決光伏逆變器啟動(dòng)電流大，對(duì)電氣設(shè)備沖擊明顯和故障率高的問題。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種IGBT光伏逆變器，所述IGBT光伏逆變器 包括直流斷路器、穩(wěn)壓電容、三相逆變橋、濾波器、IGBT以及降壓裝置，其中，所述直流斷路 器包括第三開關(guān)（SD，所述第三開關(guān)（SJ設(shè)置于第三導(dǎo)線（L。）上，所述降壓裝置包括預(yù)充 電電阻（?)和非線性電阻（?)，所述預(yù)充電電阻（?)的一端通過第一導(dǎo)線連接于所 述穩(wěn)壓電容的正極，所述預(yù)充電電阻（?)的另一端通過第一導(dǎo)線與所述第三導(dǎo)線（L。） 連接，所述非線性電阻（?)的一端通過第二導(dǎo)線（L2)與所述穩(wěn)壓電容的正極連接，所述非 線性電阻（R2)的另一端接地，以及在所述第三導(dǎo)線（L。）上還設(shè)有第四開關(guān)（QB)、在所述第 一導(dǎo)線上設(shè)有第二開關(guān)（QBJ和在所述第二導(dǎo)線（L2)上設(shè)有第二開關(guān)（QB2)。
[0009] 較佳地，所述預(yù)充電電阻為可調(diào)電阻。
[0010] 較佳地，所述降壓裝置還包括第一繼電器，所述第一繼電器用于控制所述第一開 關(guān)（QBi)的開閉。
[0011] 較佳地，所述降壓裝置還包括電源，所述電源與所述第一繼電器電連接從而為所 述第一繼電器提供電能。
[0012] 較佳地，所述降壓裝置還包括第一CPU模塊，所述第一CPU模塊與所述第一繼電器 電連接從而向所述第一繼電器發(fā)送指令。
[0013] 較佳地，所述IGBT的輸入端與所述濾波器的輸出端電連接；以及所述IGBT設(shè)置成 通過控制所述IGBT的導(dǎo)通角，使得所述IGBT光伏逆變器的輸出電壓從零值逐漸增加，直到 所述IGBT全部導(dǎo)通之后，所述IGBT光伏逆變器的輸出電壓達(dá)到最大值。
[0014] 較佳地，所述IGBT光伏逆變器還包括交流主接觸器，所述交流主接觸器設(shè)置成當(dāng) 所述IGBT全部導(dǎo)通后，所述交流主接觸器閉合，以及所述IGBT設(shè)置成當(dāng)所述交流主接觸器 閉合后所述IGBT斷開。
[0015] 較佳地，所述交流主接觸器與所述IGBT并聯(lián)。
[0016] 較佳地，所述IGBT光伏逆變器還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括軟啟動(dòng)模塊和 第二CPU模塊，所述軟啟動(dòng)模塊和所述第二CPU模塊電連接，以及所述軟啟動(dòng)模塊包括多個(gè) 第二繼電器，所述多個(gè)第二繼電器設(shè)置成從所述第二CPU模塊接收指令并根據(jù)該指令控制 所述IGBT和所述交流主接觸器的導(dǎo)通和斷開。
[0017] 較佳地，所述多個(gè)第二繼電器包括一類繼電器、二類繼電器和三類繼電器，所述控 制系統(tǒng)設(shè)置成：
[0018] 當(dāng)所述IGBT的輸入端的交流電壓與所述IGBT的輸出端將接入的電網(wǎng)電壓同頻、 同相時(shí)，所述第二CPU模塊發(fā)送指令給所述一類繼電器，所述一類繼電器控制所述IGBT開 啟，所述IGBT的輸出電壓逐漸增加，直到所述IGBT全部導(dǎo)通；以及
[0019] 當(dāng)所述IGBT光伏逆變器在額定電壓運(yùn)行后，所述第二CPU模塊分別給所述二類繼 電器和所述三類繼電器發(fā)送指令，使得所述二類繼電器控制所述IGBT斷開，所述三類繼電 器控制所述交流主接觸器閉合，從而完成所述IGBT光伏逆變器的啟動(dòng)過程。
[0020] 通過本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器，可以提高光伏逆變器的并網(wǎng)容量，還可以降 低啟動(dòng)電流，減小光伏逆變器啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高設(shè)備集成化程度，節(jié)省設(shè)備資本， 保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了供電質(zhì)量和設(shè)備使用壽命。同時(shí)與傳統(tǒng)光伏 逆變器相比，省掉斷路器，與箱式變電站配合使用，滿足保護(hù)的選擇特性，節(jié)省了設(shè)備的占 用空間，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的集成化發(fā)展。
【附圖說明】
[0021] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖2是本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖3是本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器的第二CPU模塊控制示意圖。
[0024] 圖4是本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器的軟啟動(dòng)模塊控制示意圖。
[0025] 圖5是本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器的IGBT調(diào)壓電路中對(duì)應(yīng)的相電壓圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本實(shí) 用新型的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對(duì)本實(shí)用新型范圍的限 制，而只是為了說明本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。
[0027] 術(shù)語說明
[0028] 光伏逆變器：通過電力電子器件連接電阻電容，以脈沖寬度調(diào)制的方式控制器件 的通斷，把匯流箱傳輸來的直流電轉(zhuǎn)變成交流電，同時(shí)完成光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤，保 證智能控制及反孤島效應(yīng)等。
[0029] 預(yù)充電電阻：在逆變器的直流母線電容器在充電前兩端電壓為零，在設(shè)備充電的 瞬間相當(dāng)于短路，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，很容易造成逆變器的功率器件損壞。因此需要在 預(yù)充電過程中在充電回路串聯(lián)一電阻，以起到限制電流的作用。這電阻就稱為預(yù)充電電阻。
[0030] 穩(wěn)壓電容：電壓源正負(fù)端并聯(lián)一電容，用于斬波、逆變等電路時(shí)，具有很好的濾波 作用；當(dāng)電壓變化時(shí)，由于電容儲(chǔ)能的作用，兩端的電壓不能突變，保證了電壓的平穩(wěn)。
[0031] IGBT:絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管）和M0S(絕緣柵型場效應(yīng) 管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有M0SFET的高輸入阻抗和GTR的低 導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，適合于直流電壓600V以上的交流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器和牽引 傳動(dòng)等領(lǐng)域。
[0032] IGBT光伏逆變器：包括絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)的光伏逆變器。
[0033] 本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器通常包括直流斷路器、穩(wěn)壓電容、三相逆變橋、濾 波器、絕緣柵雙極型晶體管（下文簡稱為IGBT)以及降壓裝置，其中，該直流斷路器包括第 三開關(guān)（SJ，該第三開關(guān)（SJ設(shè)置于第三導(dǎo)線（L。）上，該降壓裝置包括預(yù)充電電阻（?)和 非線性電阻（R2)，該預(yù)充電電阻（?)的一端通過第一導(dǎo)線連接于該穩(wěn)壓電容的正極， 該預(yù)充電電阻（?)的另一端通過第一導(dǎo)線與該第三導(dǎo)線（L。）連接，該非線性電阻（R2) 的一端通過第二導(dǎo)線（L2)與該穩(wěn)壓電容的正極連接，該非線性電阻（R2)的另一端接地，以 及在該第三導(dǎo)線（L。）上還設(shè)有第四開關(guān)（QB)、在該第一導(dǎo)線上設(shè)有第二開關(guān)（QBD和 在該第二導(dǎo)線（L2)上設(shè)有第二開關(guān)（QB2)。
[0034] 下面結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器的一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035] 圖1是本實(shí)用新型的IGBT光伏逆變器100的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，IGBT光 伏逆變器100包括直流斷路器10、穩(wěn)壓電容20、三相逆變橋30、濾波器40、降壓裝置50、 IGBT60以及交流主接觸器70。其中，直流斷路器10、穩(wěn)壓電容20、三相逆變橋30、濾波器 40依次經(jīng)由導(dǎo)線電連接，濾波器40的輸出端與交流主接觸器70的輸入端和IGBT60的輸入 端電連接，交流主接觸器70和IGBT60并聯(lián)，直流斷路器10用于連接光伏組件，交流斷路器 用于連接電網(wǎng)。
[0036] 降壓裝置50包括第一CPU模塊51、繼電器52、電源53、預(yù)充電電阻&、非線性電 阻R2、第一導(dǎo)線Q、第二導(dǎo)線L2、第一開關(guān)(?、第二開關(guān)QB2以及第四開關(guān)QB。
[0037] 直流斷路器10包括多個(gè)開關(guān)，其中第三開關(guān)置于第三導(dǎo)線L。上，預(yù)充電電阻 札的一端通過第一導(dǎo)線L1連接于穩(wěn)壓電容20的正極，預(yù)充電電阻Ri的另一端通過第一導(dǎo) 線1^連接于第三導(dǎo)線L。上，非線性電阻R2的一端通過第二導(dǎo)線L2與穩(wěn)壓電容20的正極連 接，非線性電阻R2的另一端接地，在第三導(dǎo)線L。上還設(shè)有第四開關(guān)QB、在第一導(dǎo)線Li上設(shè) 有第一開關(guān)QBi