发布时间：2024-09-29 18:40:17 人气：
光伏逆变器原理
光伏逆变器
光伏逆变器是可以将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。 其是光伏阵列系统中重要的系统平衡之一，可以配合一般交流供电的设备使用。它有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。
中文名
光伏逆变器
又称
电源调整器
分为
独立型电源用、并网用
整流电路
完成整流功能的电路
平衡压差
蒲微防水透气阀
简介
通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。
如上所述，逆变器有多种类型，因此在选择机种和容量时需特别注意。尤其在太阳能发电系统中，逆变器效率的高低是决定太阳电池容量和蓄电池容量大小的重要因素。
工作原理
光伏逆变器由升压回路和逆变桥式回路构成，升压回路主要用于将直流电压升压至逆变器输出所需直流电压，逆变桥式回路主要用于将升压后的直流电压转换为固定频率的交流电压。因此，经升压回路和逆变桥式回路完成将直流电转换为交流点的功能。
发展
2005至2010年，全球光伏逆变器市场规模由10.7亿美元增至71.8亿美元，年复合增长率为46.3%。欧洲、亚太地区及北美地区太阳能光伏产业的发展是光伏逆变器市场增长的主要推动力。
国内光伏逆变器与欧美企业相比，在价格、成本方面均有一定的成本优势，比如2012年SMA所销售逆变器产品的平均价格和平均成本分别为0.19欧元/W、0.15欧元/W，阳光电源则分别为0.69元/W、0.46元/W。另外随着太阳能逆变器产业不断发展，可观察到太阳能逆变器出现与模块品牌或系统品牌结合的现象。且大厂不断加强在各地市场布局，不管是透过代理商进入市场或在当地设工厂。而随着越来越多竞争者加入太阳能逆变器产业，预期制造商与经销商的毛利将逐渐降低。——（2014年全球光伏逆变器市场价格指数浅析）
目前，光伏逆变器产品价格将进入平缓的下降期，预计到2014年底将下降至0.4元/W，2015年底将跌破0.4元/瓦，在价格继续下滑的背后，预计2014年光伏逆变器收入增长7%至102亿美元。
据《2013-2017年全球光伏逆变器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》监测数据显示，2007年我国光伏新增装机量仅20MW，到2010年国内光伏新增装机量约520MW，是2009年228MW装机量的2倍多。2011年我国新增装机量达到2.9GW，在全球排名第四。
前瞻网预计，2015年我国光伏逆变器需求量将达到5.0GW，2020年将达到10GW。
在我国“十一五”期间，诸如逆变器等光伏发电配套设备多处在研发和创新阶段，较少受到政策关注。“十二五”时期，光伏发电市场的趋势是向全产业链发展，晶硅、组件以外的配套设备将受到市场与政策的进一步关注，发改委将逆变器列入指导目录鼓励类，就是这一趋势的体现。
2010年，我国光伏并网容量达500兆瓦，逆变器市场在5亿元左右。目前，“十二五”国内的光伏装机容量目标大幅上调到10GW，较之前公布的目标翻了一番。假设这些装机全部并网，按照1元/瓦造价计算，预计到2015年，国内逆变器市场将达到100亿元。
随着光伏逆变器行业竞争的不断加剧，大型光伏逆变器企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的光伏逆变器生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的光伏逆变器品牌迅速崛起，逐渐成为光伏逆变器行业中的翘楚！[2]
光伏逆变器是电力电子技术在太阳能发电领域的应用，行业技术水平和电力电子器件、电路拓扑结构、专用处理器芯片技术、磁性材料技术和控制理论技术发展密切相关。
[3]另外，功率等级在200 瓦～500 瓦的微型逆变器，可方便地在幕墙、窗台、小型屋面上使用，在最近几年也成为一个细分市场热点。组串型光伏逆变器单相产品以升压电路+单相无变压器拓扑结构为主；组串型光伏逆变器三相产品以升压电路+三相三电平无变压器拓扑结构为主；电站型光伏逆变器以三相桥式电路拓扑为主，同时包括无变压器和有变压器两类。光伏逆变器重点关注以下技术指标：高效率：光伏逆变器的转换效率的高低直接影响到太阳能发电系统在寿命周期内发电量的多少。
根据产品型号的不同，国际一流品牌的产品的转换效率最高可达98%以上。长寿命：光伏发电系统设计使用寿命一般为20 年左右，所以要求光伏逆变器的设计寿命需要达到较高水平。高可靠性：光伏逆变器发生故障将会导致光伏系统停机，直接带来发电量的损失，所以高可靠性是光伏逆变器的重要技术指标。宽直流电压工作范围：因为单块太阳电池组件的输出直流电压比较低，所以在实际应用中需要进行多块串联，得到一个较高的直流电压，再进行多组并联后输入到光伏逆变器。由于不同功率、不同电压的光伏电池、不同的串并联方案组合，要求对同一规格的光伏逆变器能够适应不同的直流电压输入。所以，光伏逆变器具有越宽的直流电压工作范围，就越能适应客户的实际应用需求。
符合电网并网要求：各国电网对于接入电网的设备都有着严格的技术要求，包括并网电流谐波、注入电网直流分量、电网过欠压时保护、电网过欠频时保护、孤岛保护等。随着大量可再生能源发电设备的接入，对电网的运行、调度提出了新的挑战，电网提出了如低电压穿越、无功补偿、储能等新要求。
风电变流器的系统构成
变流器由主电路系统、配电系统以及控制系统构成。包括定子并网开关、整流模块、逆变模块、输入/输出滤波器、IGBT、PLC、JCE1000-AXS电流传感器、风机、有源Crowbar电路、控制器、监控界面等部件。变流器主回路系统包含如下几个基本单元：
转子侧逆变器、直流母线单元、电网侧整流器。
原理图如下：
配电系统由并网接触器、主断路器、继电器、变压器等组成，自身集成有并网控制系统，用户无须再配置并网柜，提高了系统集成度，节约了机舱空间，柜中还可提供现场调试的220V电源。
控制系统由高速数字信号处理器（DSP）、人机操作界面和可编程逻辑控制器（PLC）共同构成。整个控制系统配备不间断电源（UPS），便于电压跌落时系统具有不间断运行能力。
上述各功能分配到控制柜、功率柜、并网柜中：
控制柜：控制柜主要对采集回的各种模拟数字信号进行分析,发出控制指令,控制变流器的运行状态
控制柜主要由主控箱、PLC、滤波器、电源模块等组成。
功率柜：主要负责转子滑差能量的传递。
功率柜主要由功率模块、IGBT、PLC、JCE1005-FS电流传感器、风机、有源Crowbar等构成。
并网柜：主要用于变流器与发电机系统和电网连接控制、一些控制信号的采集以及二次回路的配置。
并网柜主要由断路器、接触器、信号采集元件、UPS、加热器、信号接口部分等构成。
变流器控制结构框图如下：
整流模块原理是什么
整流模块原理
整流模块（rectifiermodule）是一种电力电子器件，它将交流电转换为直流电。常见的整流模块有半波整流和全波整流。
半波整流只通过一个半波（正半波或负半波）进行整流，结果是脉冲性直流电。全波整流则通过整个交流电波形，结果是平均直流电。
一般使用整流二极管或整流三极管来实现整流功能，但有时也可以使用其他电力电子元器件，如thyristor或可控硅等。
整流模块常用于直流电源，充电器，电力逆变器，直流电驱动器等。
广深准高速铁路的发展回顾
这是广深很早的时候实施准高速改造的规划。开中国高速铁路先河，为后来的中国铁路大提速积累了宝贵经验。根据我国发展高速铁路的战略设想，除了要建设新高速铁路外，在近期内选定试验区段，对既有线路进行技术改造，这样可用较少的投资、较短的时间将既有线路改造成能够开行时速160公里旅客列车的准高速铁路。同时，还可以为我国大量既有铁路的进一步改造和修建高速铁路提供技术储备和积累经验。主要原因
从时速160公里起步的主要原因是：
1.技术上的条件。160公里/小时是准高速的起点，是通往200公里/小时及其以上高速的桥梁，是传统技术的延伸与新技术的发展的接续点，可以继往开来。在近期内实现160公里/小时的行车速度，在我国现有的机车车辆、线路、通信信号等方面已有一定的基础，虽然还有一些技术难点要解决，但经过努力攻关，是能达到的；
2.经济上的条件。在既有线上进行适当的技术改造，达到160公里/小时准高速行车的要求，比要实现200公里/小时以上的高速行车、修建高速铁路新线的投资少得多，减少了资金筹集的困难。 因此，选择160公里/小时作为起步，是从实际出发的。
在近期内建设中高速铁路，经过对我国重要铁路干线的反复深入比选，确定先将广州至深圳线改建为实现旅客列车160公里/小时的准高速铁路，是因为广深线具有其它铁路线所没有的优越条件：
1.从地理位置上看，广深线处于我国的南大门，是改革开放的最早的窗口。它紧邻港澳，是珠江三角洲和港澳之间的重要纽带，港澳台同胞和国际友人来往频繁的重要通道。改革开放以来，进出深圳的旅客、物资剧增，其中旅客每年约2000万人次，高峰时日达8万人次，其中70%是港澳台人员；
2.香港—-九龙段已经电气化，广深线的进一步改造完善，为香港回归祖国创造了更好的交通条件；
3.广深线处于我国铁路网的尽头，进行改造、试验对整个路网运输的影响很小；
4.全长147.3公里，长度适中。是一条以客运为主的线路，基本上白天运行旅客列车，夜间运行货物列车，客货列车之间的互相干扰较小，行车组织比较简单；
5.基本上已经建成了复线铁路。地形条件较好，沿线主要是丘陵地带，没有大隧道，深路堑、高路堤很少，因此技术改造难度小，投资少，工期短，见效快。
6.有较好的外部建设条件。广东省的高速公路已先行一步，产生了较大影响。修建高速铁路能得到当地的大力支持，与高速公路相辅相成，可以促进珠江三角洲经济的进一步发展；
7.旅客运输高速与当地的社会经济意识相适应。港澳台旅客时间观念强，迫切期望列车越快越好，并对调整票价具有较高的承受能力；
8.客运量大，经济效益好。现广—-九直通旅客列车每对年收入达600万美元。提高速度后，将发挥比飞机票价低、比公路和快艇速度快的优势。现在口岸进口的人数中，乘坐火车的仅占18%，铁路行车速度提高后，运行时间由1小时59分缩短为1小时左右，吸引了更多的旅客，效益进一步提高。 因此，选择广深线作为我国建设高速铁路的第一个台阶，缩短与发达国家科技上的差距，加强内地与港澳台地区的联系，在政治、经济、技术等方面都有重大意义。
广深线改造为准高速铁路的主要运营指标为：
1.旅客列车最高运行速度为160公里/小时；
2.货物列车的设计速度为80公里/小时；
3.广州至深圳间的特快列车运行时间为1小时左右；
4.旅客列车对数为81对/日;
5.货物列车对数为25～26对/日（其中摘挂列车5对）；
6.旅客输送能力为2500万人次/年；
7.货运量为1500万吨/年；
8.列车追踪最小间隔时间为8分钟（自动闭塞）。
线路设备
广深线为了实现运行速度160公里/小时，直达旅客列车运行时间1小时左右等运营要求，以及保证行车和人身安全，线路方面的主要技术指标为：
1.线路等级：1级干线，对软土地段进行改造，加固既有桥梁；
2.正线：复线；
3.限制坡度：仙村以北6‰，以南8‰；
4．最小曲线半径：原小于1600米的改成1600米，特别困难地段不小于1400米；其中200公里/小时试验段以内的不小于2200米；
5．缓和曲线形式：三次抛物线；
6．夹直线长度：一般地段80米，困难地段70米；
7．竖曲线：R=1000圆曲线；
8．线路间距：区间正线4米，站内到发线之间以及到发线与阵线之间5米；
9.到发现有效长：现存以北850米，以南650米；
10.轨道： （1）结构：60公斤/米钢轨无缝线路成套轨道； （2）道岔：正线采用60公斤AT可动心轨、加外锁高速道岔； （3）转撤机：电动液压式；
11.道口及区间：道口全部改为立交；区间设全封闭隔栅栏；为方便居民交通，增设一部分人行天桥；
12.轨道状态检测及维修：配备满足准高速铁路运行的多功能检测车、大型养路维修机械等设备。 根据以上要求，从原有线路平、纵断面等具体条件出发，是确定线路改造工程的基础。
鉴于线路平、纵断面情况及主要技术指标的要求，选择改造工程方案时满足的基本条件为：
1.为保证直达高速列车的行车时间缩短为1小时左右，并保持广深准高速铁路的完整性，以最高速度160公里/小时连续行车的区段最小长度不小于100公里；
2.为了实现旅客输送能力2000万人次/年，货运量1500万吨/年，必须改造原有线路的一些咽喉要道；
3.在工程、投资、安全等方面有综合效益。 改造工程完成后，广深准高速铁路全程的直达旅客列车运行时分，上行型约为59.7分钟，下行约为60.8分钟。
机车车辆
为了实现运营要求，在机车车辆方面的主要技术指标有：
1. 牵引方式近期为内燃机车牵引，电气化改造后为电力牵引；
2. 货运机车功率应能保证旅客列车编组辆数不少于12辆 ；
3. 货运列车牵引定数为上行2400吨，下行2700吨；
4. 所有运行速度160公里/小时的旅客列车均为空调列车；
5. 软席客车采用转动式可躺座椅，硬席客车与现有的相同；
6. 机车、客车在160公里/小时的走行性能均应符合现行标准的要求；
7. 速度160公里/小时的列车紧急制动距离为1400米。
关于机车车辆的选定，牵引方式是前提条件。就广深线而言，理想方式是电力牵引，除了可以合理利用资源、减少污染以及功率容量易于满足提高速度的要求等优点以外，由于广深线改造还附有我国铁路铁路现代化，实现更高旅客列车运行速度提供技术经验的任务，因此，电力牵引要比内燃机车牵引有利得多。此外，在用内燃机车牵引时，通常尚需在列车中编挂发电车为空调提供电源，而在电力牵引时就可以直接由接触网获得电能，从而可以改挂一辆客车，增加列车载客量。 但是考虑到当前的种种条件，国家资金有限，京广线南段尚未电气化等，因此，仍应作两手准备，即从现实条件出发，近期采用内燃机车，同时积极准备尽早实现电力牵引。
CRH1A型动车组
CRH1A型动车组的原型车是庞巴迪运输为瑞典国家铁路提供的Regina C2008型。2004年6月，铁道部展开为用于中国铁路第六次大提速、时速200公里级别的第一轮高速动车组技术引进招标，中外合资企业青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司（BSP）为中标厂商之一，获得了20列的订单。2004年10月12日，铁道部与BSP正式签订合同，合同编号790，铁道部代表签约方为广州铁路（集团）公司。2005年5月30日，广深铁路股份有限公司决定以25.83亿元人民币的价格向BSP另外订购20列时速200公里级别动车组，以满足广深铁路第四线于2008年开通之后的运营需求；同年8月25日，广深铁路公司董事会通过有关议案。而BSP的40列时速200公里级别动车组其后最终被定型为CRH1A，动车编号为CRH1-001A~CRH1-040A。
CRH1A采用交流传动及动力分布式，标称速度为200公里/小时，持续运营速度为200公里/小时，最大运营速度为250公里/小时，但实际运用中CRH1A的最大运营速度受动车组微机控制系统软件锁定（软件限速），初期最高运营速度为205公里/小时，至后期大部分均放宽至220公里/小时。列车编组方式是全列8节，包括5节动车及3节拖车（5M3T），其中包括2节一等座车，5节二等座车，1节二等座车/餐车。动车
组轴重不大于16吨，牵引总功率5300千瓦，车体为不锈钢焊接结构。列车在2、7号车厢设有受电弓及附属装置，受电弓工作高度最低5.3米、最高6.5米。动车组正常运行时，采用单弓受流，另一台备用，处于折叠状态。车端连接装置采用德国系统的夏芬伯格式10号（英语：Scharfenberg Type 10、德语：Scharfenbergkupplung Typ 10）密接全自动车钩，内置机械、空气、电气连接机构和通路。头车两端采用半自动密接车钩，内有机械、空气连接机构和通路，带有车钩引导杆（Coupler alignment bar），容许两组动车重联运行。列车网络控制系统采用符合IEC 61375标准的TCN分布式智能网络系统，通过网络对列车及各设备实施控制、监视和诊断。
牵引及供电系统方面，CRH1型电力动车组采用交－直－交传动，即牵引电源经过单相定频交流电压→固定直流电压→三相变压变频交流电压的转换后，供应交流牵引电动机并驱动列车运行。首先，受电弓通过接触网接入25,000V（50Hz）的高压交流电，输送给牵引变压器，降压成单相902V（50 Hz）的交流电。降压后的交流电再输入整流器，2台并联的四象限脉冲整流器模块（LCM）将输入的交流电整流成两路1650V直流电，其中一路直流电再经2台IGBT牵引逆变器模块（MCM）逆变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电动机牵引列车。同时，另一路直流电输入辅助逆变器模块（ACM），同步将1650V直流电逆变成三相876V（50 Hz）交流电，输出至滤波箱的三相变压器，变压并输出三相400V（50 Hz）交流电源输出至列车上的用电设备。另外，牵引变流器在再生制动过程中，也负责将牵引电动机产生的电能反馈至电网上。动车组的牵引电动机采用了三相鼠笼异步交流电动机，架悬式安装在转向架上，冷却方式为强迫风冷，电动机控制方式为矢量控制。电动机通过联轴节链接驱动齿轮，最后带动轮对输出力矩。
CRH1A动车组全部由BSP在青岛的厂房组装生产。第一组列车（CRH1-001A）于2006年8月30日在青岛出厂，并在同年9月至12月间先后到北京环型铁路试验场、遂渝铁路、京沪铁路、胶济铁路、陇海铁路和广深铁路等地进行试验。2007年2月1日起，CRH1A动车组正式开始在广深线投入载客试运行，首发车次为T971次，由广州东站出发前往深圳站。最初生产的11组CRH1A(CRH1-001A～011A）的风笛是置于驾驶室挡风玻璃上方，在其后出厂的车辆（CRH1-012A～040A）则改至列车首尾两端的连结器整流罩两侧。而首批CRH1A型的最后一列（CRH1-040A）已于2009年3月7日出厂并交付上海铁路局。CRH1A又在2009年10月开始配属成都铁路局，运行重庆北-遂宁-成都的城际列车。
2010年7月，中国铁道部向BST追加订购40列CRH1A(CRH1-081A~CRH1-120A），订单总值7.61亿美元，折合约52亿元人民币，其中庞巴迪的份额为3.73亿美元。这批CRH1A增购车将于2010年9月开始交付，到2011年5月交付完毕。第二批CRH1A动车组在第一批的基础上作了少量改进，除了列车最大运营速度因取消了软件限速而达到时速250公里/小时，及对部分列车设备重新布置，最明显的差异是四号和五号车厢的座席布置。五号车厢由二等座车/餐车（ZEC）改为一等/二等座车（ZYE），采用一等包厢座席和二等座混合布置，二等座座席数量减少至61个，但新增了四个一等座包间共16个座席，其中2人包间和6人包间各两个，五号车厢总定员77人。而四号车厢则由二等座车改成二等座车/餐车。按铁道部统一计划，CRH1A增购车将供南昌铁路局、成都铁路局和广州铁路集团分配运用。
2012年9月，中国铁道部更改有关和谐号CRH380D型电力动车组的订单，在新订单中，铁道部将订购46列CRH1A及60列新一代CRH1。新一代CRH1将使用铝合金车身以减轻重量、增强牵引系统、优化列车气密性及减少能源消耗。
由于CRH1主要用于城际运输，加上车体外观与地铁列车相似，而其原形车（Regina C2008）在国外都是以两节或三节短编组运行，所以中国国内铁路迷普遍将CRH1型动车组称为“地铁”。铁道迷对此型车有“大地铁”的昵称。列车通常运行沪宁、沪杭线的城际列车，其发车密度大约只有15分钟左右，犹如城市轨道交通线路；另外列车设计也酷似上海轨道交通6号线、8号线的AC10、AC12列车。
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