光伏逆变器零电压穿越

一种应用于200kW+组串式光伏逆变器的IGBT模块方案

1500Vdc系统光伏逆变器拓扑结构介绍

1500Vdc逆变器主流采用NPC1，NPC2，ANPC三电平方案及五电平方案。五电平方案控制复杂，功率器件更新困难，三电平方案成为主流。拓扑结构与新晶圆技术相辅相成，更高耐压速度晶圆简化拓扑结构。NPC1与ANPC使用低耐压器件，ANPC增加两IGBT，驱动更复杂但自由度更高。英飞凌F3L400R10W3S7F_B11模块采用ANPC拓扑，助力200kW以上功率逆变器。

ANPC与NPC1模块解决方案比较

ANPC拓扑在相同功率下采用更小晶圆，降低成本。以F3L400R10W3S7F_B11模块为例，使用ANPC拓扑，钳位二极管只需100A SiC二极管，而NPC1至少需300A Si二极管。ANPC拓扑损耗分布更均匀，长、短换流回路优势明显。

钳位二极管采用SiC二极管助力效率提升

SiC二极管在恶劣条件下稳定快速恢复，降低反向恢复损耗。与Si二极管相比，SiC二极管反向恢复电流小，降低开通损耗。200kW 1500Vdc组串式光伏逆变器仿真结果显示，采用SiC二极管的ANPC模块效率显著高于纯Si的NPC1模块。

英飞凌F3L400R10W3S7F_B11模块特点及调制方法推荐

模块采用四块两慢的调制方式，L7晶圆适用于工频切换，S7晶圆适用于高频动作。在低电压穿越情况下，推荐采用图8调制策略，形成两个零电平回路，有效降低SiC二极管热应力，提高系统可靠性。

结论

本文介绍了1500Vdc组串式逆变器拓扑结构，ANPC与NPC1拓扑比较，英飞凌F3L400R10W3S7F_B11模块特点及调制策略。SiC二极管的应用显著提高了模块效率。低电压穿越下推荐使用改进调制策略，降低SiC二极管热应力，提高系统可靠性。

逆变器低电压穿越研究（对称跌落）

电网电压跌落现象在电力系统中普遍存在，其中对称跌落情况指的是在电压跌落期间，电网的三相电压幅度相同且相位保持对称。针对三相对称跌落，本文主要探讨了逆变器在电网电压跌落时的跌落特性及其应对策略。基于国家电网相关技术规定，研究了三相并网逆变器在对称跌落情况下的特性及其采取的措施。

当电网发生对称跌落时，电压跌落幅度为额定电压的20%，并持续1秒。仿真结果表明，在电压跌落瞬间，滤波电抗和电流环控制使得并网电流无法突变，导致输入输出功率不平衡，直流侧功率迅速堆积，直流电压快速上升。若电压环输出缺乏有效限幅措施，输出电流会迅速增大，逆变器相关保护可能会启动，导致脱网。但跌落期间功率稳定，网侧输出电流可增大为原来的5倍。电压恢复瞬间，网侧输出功率突然增大，导致直流电容快速放电，直流侧电压迅速下降，电压环输出很快减小，形成一个功率尖峰。

在电压跌落情况下，光伏并网逆变器的直流侧电压上升，通常情况下，光伏电池板输出功率降至零，功率不再继续堆积，直流侧电压上升至开路电压处。考虑到开路电压通常为额定最大功率点电压的1.3倍多，硬件设计需要考虑直流电源上升带来的器件耐压问题。为解决直流电压上升带来的问题，控制策略允许在低电压穿越时一定程度失效，以允许直流侧电压上升，并通过限幅来控制直流功率或直流目标电流id*，确保逆变器不过流。

为实现低电压穿越，本文提出采用无功优先策略，即优先输出无功电流，以支撑电网电压。无功电流指令iq*根据网侧电压跌落的幅度计算，有功电流指令id*也相应调整，以确保在低电压穿越过程中逆变器不过流。通过仿真验证了在对称跌落情况下的低电压穿越效果，表明该方法有效且具有良好的低电压穿越能力。

总结来说，针对三相对称跌落情况，通过电压环限幅策略和无功优先策略，可以实现逆变器的低电压穿越。然而，电网中的电压跌落情况并不限于对称跌落，不对称跌落更常见，其中包含负序和零序分量，现有的控制策略可能需要进一步调整以适应不对称跌落情况。本文的研究成果为进一步优化逆变器在电网电压跌落情况下的性能提供了理论基础和实践指导。

求助，低电压穿越检测平台的工作原理是什么？

低电压穿越检测平台 在实际电网运行中模拟电网电压跌落，验证测试单元是否具备低电压穿越能力。试验系统采用IEC 61400-21标准中推荐的阻抗分压法在测试点制造电压跌落，考察测试单元对电网电压跌落的反应。

低电压穿越检测平台 采用阻抗分压结构形式。通过控制可以实现三相相间对称故障、两相相间不对称故障、单相故障共三种类型的电压跌落。同时满足零电压穿越试验。

试验装置串联在被测产品与电网之间，通过改变阻抗分压比实现光伏逆变器出口变压器处电压跌落，完成对光伏逆变器低电压穿越性能的测试。采用可控断路器。限流电抗器X1、短路电抗器X2均采用可调电抗器设计，通过改变阻抗分压比可实现上千种跌落深度组合，有效补偿系统运行方式改变给跌落精度造成的偏差。装置电压跌落和恢复功能的实现通过闭合和断开断路器CB4实现。

希望可以帮到你 谢谢

光伏电站运行时SVG未投入运行考核多少？

当前，光伏发电正迅猛发展，带来了更加多元化和清洁化的电力来源，但是同时也给电力系统带来了无功潮流、电压波动等许多新问题。光照强度、温度变化等通过影响电池板发电量而引起电网电压波动，光伏电站的容量逐渐增大，会影响到电网运行的稳定性，大型光伏电站必须具备一定的低电压穿越能力。

SVG是一种静止型动态无功补偿装置。通过调节电压的幅值和相位，或者控制交流侧电流，迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的，保障电力系统稳定、高效、优质地运行，而且可以进行跟踪补偿。

一：FGSVG如何构成的?

新风光高压动态无功补偿装置，简称FGSVG。

光伏行业为什么需要SVG?电站利用SVG可以实现快速响应等多种功能。恒电压控制功能，可以把电压控制在范围之内;恒功率因数控制功能，能实现恒无功功率控制;AVC控制，具有与后台通讯的功能。

光伏电站需要多大的SVG?在国标中有具体要求，一般光伏电站配置的无功容量为电站容量的25%，再加上5%的浮动，就是20%-30%。

FGSVG整机电路拓扑结构为级联H桥结构，不同电压等级和主电路拓扑级联不同的单元个数。

目前产品示意图

o功率单元的组成

功率单元是SVG当中最重要的一个部件，一般分四部分。

1.FGSVG的核心是基于IGBT的链式逆变器，每相由多个功率单元串联组成;

2.单元控制采用多电平空间矢量PWM技术，抗干扰能力强，可靠性高;

3.每个功率单元的结构、电气性能一致，可以互换 ;

4.单元故障时，可以将故障单元旁路，保证装置连续运行;

oSVG结构组成

SVG产品结构组成一般是三部分：控制柜，功率柜，电抗柜。

整体三部分

控制柜

控制柜内部上部分示意图

上边是控制箱，控制箱主要采用的挡板设计，主控制板和分相控制板，相互配合控制SVG承启的性能，响应时间达到五毫秒之内。

控制柜内部下部分示意图

控制柜下部主要有西门子PLC，高精度传感器采集现场模拟量，优质开关电源等。

功率柜

功率柜，主要是功率单元，里面是IGBT，采用的是国际知名品牌，使用寿命比以前延长了五倍以上。优质电容通过了TUV认证。

电抗柜

电抗柜在SVG当中，一个是滤波的控制，一个是通过控制两端的电压实现SVG的控制。

o系列产品规格型号

有三个产品，可以选择功率、电压等级以及SVG容量。有6千伏，10千伏，35千伏的产品。且35千伏的产品进入了国家火炬计划。380V、6kV、 10kV、35kV户内以及户外全系列安全可靠的外壳可接地设计， 可以保障现场操作人员的人身安全。

二、FGSVG的特性及技术优势如何?

1、响应快。第三方评估报告是3.5毫秒左右的响应时间。

2、可并机扩展容量。采用高速石英光线，可实现多台整机并联主从运行。公司内部测试，并联五台以内没有问题。

3、外形小，结构紧凑。所有功率单元的电气、结构、软件完全相同，安装与维护简单，工作量小。高强度、高性能绝缘模具件一次成型，在满足爬电距离与电气间隙的基础上，尽量压缩体积，为客户节省大量空间。采用双链接级联共单元结构，大幅度降低功率单元总体体积。采用背挂电容方式，提高单元安装灵活度。

4、低载波设计，运行效率高。载波频率降至500Hz，在保证电流质量的基础上，大幅度降低损耗。测量装置最大损耗不超过0.8%，经过第三方认证。可滤波，可平衡补偿。有母线电压，系统电流，负荷电流，SVG的补偿电流，丰富通信接口，RS485、CAN、以太网、GPRS。支持电力系统常用通信协议，Modbus-RTU、Profibus、CDT91、IEC104等，可实现上级AVC控制。

5、互联网+技术。通过这个接口可以和互联网连在一起。高速光纤通信连接(AVAGO光纤座+高速石英光纤)。可实现多台整机并联主从运行，便于达到应用业主无功补偿扩容的需求，真正解决客户的后顾之忧。

6、彩色屏中英文人机交互界面。有中英文两种语言显示，采用台湾知名品牌威纶通人机界面，采用先进的人机交互技巧，实现设备启停等操作的自由控制。

7、级联载波移相技术，提高输送波形质量。随着级联单元数增多，电压台阶数回增大，波形与正弦波的拟合度越高，波形质量会越好。

8、扩快化设计，可实现单元通用。所有的功率单元的电器，结构，软件完全相同，安装与维护简单，工作量小。产品种类达到180多种，即用四种单元可组合出180多种产品。

9、开机自检功能，提高电站一次并网率。光伏电站并网一般需要业主在电力公司的监督下进行，并网调试过程越短越能够体现出产品的稳定性和对现场的适应性，FGSVG特有的开机自检功能大幅度降低了调试难度，提高了整机调试进度。

10、SVG的工作模式有绿色光伏电站模式、恒考核点功率因数模式等。

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