工程師研發(fā)日記:光伏逆變器可靠性設(shè)計
設(shè)計方案的可靠性選擇
500KW逆變器,就IGBT排布,就有很多選擇,每一種都有優(yōu)缺點。
總結(jié)起來分為四種,IGBT單個模塊,并聯(lián),逆變橋并聯(lián),混合并聯(lián)。
(1) 采用6個單管IGBT,型號為FZ2400R12HP4,經(jīng)過計算,每個IGBT損耗是1932W,總損耗是11592W,這種方式優(yōu)點是電路簡單,結(jié)構(gòu)設(shè)計方便,體積較少,功率密度大,電氣上不存在IGBT均流和逆變橋均流等問題,驅(qū)動芯片只有3組;缺點是IGBT價格比較貴,熱源比較集中,如果散熱器的溫度不超過85°C,散熱器的熱阻為0.02K/W,要采用水冷散熱器或者加熱管的散熱器才能達到要求,成本比較高,只有一個電感和濾波電容,在低功率時,THD比較大,總體發(fā)電量比較低。
(2)分為兩個250KW的逆變矩形并聯(lián),每一相只有一個功率器件,500K逆變器選用FF1400R12IP4,直流電經(jīng)過逆變,各自接一個LC濾波,交流接觸器,再匯流進電網(wǎng),每一個逆變矩形可以單獨控制,當輸入功率不足45%時,可以關(guān)閉其中一個,歐洲效率比較高,低載時THD比較小,整體發(fā)電量提高,在陰雨天太陽輻照度低時也能發(fā)電。
(3)是IGBT并聯(lián)方案,每一個橋臂用兩個IGBT并聯(lián),逆變器只用一組LC濾波器,這種方式總成本稍低,功率密度大,缺點是存在IGBT均流,在多個IGBT并聯(lián)使用時,由于功率器件不一致,IGBT驅(qū)動電路也不一定特性能保持一致加上電路布局等的影響,會引起流過各并聯(lián)IGBT的電流不均衡,電流大的器件有可能由于過熱而損壞。在實際應(yīng)用中,要采取以下措施:要使用同一批次的器件,減少器件參數(shù)的不一致性,改善靜態(tài)均流的效果;共用一路驅(qū)動電路,提高器件參數(shù)的一致性,改善動態(tài)。
IGBT并聯(lián)和逆變橋并聯(lián)比較
(1) 效率比較:最大效率IGBT并聯(lián)方案高,歐洲效率逆變橋并聯(lián)方案高??偘l(fā)電量逆變橋并聯(lián)高。
(2) 控制方法:IGBT并聯(lián)需要6組PWM,逆變橋并聯(lián)需要12組PWM。
(3) 均流:IGBT并聯(lián)要考慮器件之間均流,主要靠硬件實現(xiàn),成本較高,逆變橋并聯(lián)需要考慮逆變橋之間均流,主要靠軟件實現(xiàn)。
(4) 可移植性:IGBT并聯(lián)250K,500K,750K不能移植,需要重新開發(fā),逆變橋并聯(lián)可以植移,逆變橋可以共用。
(5) 結(jié)構(gòu) :IGBT并聯(lián)需要3個散熱器,三相之間距離較長不對稱,成本稍低;模組并聯(lián)需要6個散熱器,三相之間距離較短對稱性好,成本稍高。
功率設(shè)計方案比較
價格 | 散熱 | 均流 | 發(fā)電量 |
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光伏逆變器
可靠性設(shè)計
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