并网逆变器损耗的分析研究

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并网逆变器损耗的分析研究

林学颖

林学颖

(广东省潮州市潮州供电局广东潮州521000)

1.新能源发电与逆变器的应用

1.1新能源系统的核心器件——逆变器

新能源发电的关键,在于如何将发出来的直流电转化成交流电并入大电网,所以核心元件是逆变器。逆变器的质量,工作效率及寿命等都将影响到整个系统的稳定性及性能指标。

1.2逆变器核心器件的选择

我们一般选用IGBT作为光伏逆变器的主开关器件,因为IGBT兼具MOSFET和BJT两者的优点,具有通态电阻小、驱动功率低、工作频率高、输出电流大的特性。

2.逆变器及其损耗

2.1逆变器的主要结构

在逆变的过程中,电流将会流过绕组、开关管以及续流二极管,由于开关管和二极管存在电阻,绕组存在磁滞、涡流损耗,故电能损耗不可避免的,只能尽量去减少。

2.2逆变器的损耗类型

开关管IGBT工作过程中存在静态损耗和动态损耗,其中静态损耗包括通态损耗和断态损耗,动态损耗亦称为开关损耗,包括开通损耗和关断损耗。关断状态下,电流约等于零,功率很小,可忽略不计,故静态损耗计算时,不考虑断态损耗。

3.具体逆变器模块实验结果分析

采用三菱软件进行仿真计算,

1.保持开关频率fc=1kHz,负载功率因数Pf=0.8,Vcc=600V,Io=50A,改变调制比M,得到的损耗计算结果如下:

随着开关频率的增加,IGBT和二极管的开关损耗成倍增加,而通态损耗基本保持不变。故要控制逆变器总损耗,就一定要合理选择开关频率。

根据上述实验数据以及参阅文献,总结出控制逆变器损耗的注意事项:

核心开关器件的选择,一般选用可通过大电流的全控器件,如IGBT;

合理选择拓扑结构,包括前级升压电路,小功率低电压选用单级式逆变,可减小损耗。大功率高电压以及对纹波电流抗干扰能力有要求的需选用多级式逆变;

3)逆变环节加装缓冲电路可限制电压的过冲,从而减小损耗;

4)因为损耗与开关频率成正比,故应尽量限制开关频率的升高;

5)适当提高调制比和控制较高的功率因数;

6)小功率情况下,采用无隔离型逆变器,省去中间的变压器,以减小铁磁损耗;大功率需要升压的情况,我们必须对所使用的变压器的铁心材料进行甄选,以求选择铁磁损耗较小的材料。