逆变系统基本知识

光伏逆变系统基本知识

便于维护人员了解逆变系统工作原理、基本功能及故障诊断，提高现场问题诊断及解决效率，对光伏逆变系统知识进行如下梳理。

一、对光伏逆变系统了解

光伏逆变系统由光伏电池组件、汇流装置、逆变器、变压器、通信监控装置等构成。

1、光伏逆变器作为光伏逆变系统核心部件，公司光伏逆变器产品包括

表1 逆变器机型

注：1、对于内置直流配电柜支路电流进行监控，需从后台进行如下配置：

G-01.29 直流配电柜监控使能置1

G-28.40 直流配电柜监控配置字根据实际配置；

根据直流配电柜监控配置字配置情况，配置各直流配电柜支路配置：

G-42.05 直流配电柜1支路配置

G-43.05 直流配电柜2支路配置

2、内置变压器参数在“开机设置”中的“变压器参数”，进行设置；

3、1000kW机器默认配置Chopper，其他机型不配置；

4、对于非标机器，需根据研发人员要求修改相关参数；

2、光伏逆变发电系统

（1）传统500kW/630kW逆变发电系统（单极式）

图1 传统单极式逆变系统

（2）传统1MW逆变发电系统（单极）

图2 传统MW逆变系统简图

（3）禾望1MW集散式逆变发电系统（双极式）

图3 禾望1MW集散式逆变系统

我司500kW/630kW逆变器采用单极式逆变器，有两台逆变器通过双分裂变压器构成MW逆变系统，此逆变系统仅含有2路MPPT。

集散式逆变系统采用双极式（DC/DC和逆变），控制器完成DC/DC升压、MPPT，逆变器恒820VDC运行，其他原理与传统500kW保持一致。

集散式逆变系统相对传统逆变系统，增加DC/DC升压，逆变器母线电压不受电池电压限制，防止由于电网异常导致母线电压过高而损坏逆变器，增加Chopper组件进行泄放能量。

（4）、组串式方案

现在华为在主推组串式方案。组串式方案与集散式方案对比。

效率上对比：

图4 组串式方案和集散方案效率对比

稳定性和适应性对比：

图5 组串式方案和集散方案稳定性理论上对比

3、光伏逆变系统组网方案

20MW光伏电站系统通讯图

图6 集散式光伏逆变系统组网框图

上图为集散式光伏逆变系统组网框图。逆变器与主控是通过以太网或RS485进行通信。作为逆变器通信协议转化适配器必须进行正确配置，否则无法进行正常通信，具体配置见适配器操作指导说明。

逆变器与控制器通信是通过RS485进行通信。

上述通信均基于Modbus规约。以太网是基于Modbus规约的TCP/IP协议，RS485是基于RTU规约。

Q1、通信调试要准备什么？

Q2、逆变器与控制器通信有什么注意？

Q3、逆变器与主控通信有什么注意？

整个逆变器的控制策略如下图。通过D/Q变化，D轴控制有功，Q轴控制无功。且有功功率通过双闭环控制实现。

图7 逆变器控制基本策略

传统逆变器正常运行时，母线电压给定是MPPT输出，是变化的。对于集散式逆变系统中，MPPT功能已前置到控制器执行，逆变器母线电压给定为恒定值。

限功率功能是在MPPT功能中实现，由于集散式系统MPPT功能前置于控制器中，故需通过通信将限功率指令下发给各个控制器。

无论是传统逆变系统还是集散式逆变系统，无功都是由逆变器完成。

（1）调试模式运行逻辑（后台控制模式）

图8 系统调试界面

在后台控制模式下，逆变器运行，需经过母线充电、调制运行、加载运行等过程。 母线充电：完成交流软起、同步逆变、不控整流。在不控整流阶段，集散式1MW 逆变

器中Chopper 若满足自检条件情况，则执行Chopper 自检； 调制运行：将母线电压调制到目标电压，并进入相应状态，禁止发功率。 加载运行：执行MPPT/恒压法，进入并网发电。 对于集散式逆变系统，当进入加载状态，逆变器会对控制器下发运行指令。，

状态：

状态： 状态： 调制

状态： 调试

图9 逆变器运行时序逻辑

注：目标电压：直流侧电压小于Vn （电网额定电压）1.52倍时，目标电压为1.52*Vn ；

直流侧电压大于Vn（电网额定电压）1.52倍时，目标电压为直流侧电

压；

相应状态：母线电压进入调制状态后，若直流侧开关闭合，则进入加载状态；

母线电压进入调制状态后，若直流侧开关未闭合，保留调制状态；

Q1、在各个阶段会出现什么样的问题？

Q2、直流侧开关不闭合有什么结果？

（2）自动模式运行逻辑（远程/面板控制）

自动模式是指在第一次下发开机指令后，逆变器在没有不可自动复位故障情况下根据直流侧电压、直流侧电流及功率自动执行开机、关机，无须人为干预。自动模式在远程控制、面板控制两种模式下执行。在后台模式下，此功能无效。

在加载运行后，三种模式可无缝切换，无须关机切换。相应的控制模式下，执行相应的控制指令，如在面板控制模式下，才能够通过面板进行开、关机、复位功能。

在自动模式下，点击“开机”，逆变器自动执行开机指令，直至加载运行。

图10 触摸屏运行控制界面

逆变器在自动运行模式下，基本动作流程图：

图12 逆变器自检流程

逆变器进行发波逆变，防止反复启机。当真实满足起机条件后，逆变器进入同步逆变、

不控整流、调制运行、加载运行。

二、逆变器基本功能逻辑

1、MPPT功能

MPPT功能作为光伏逆变系统的核心算法，无论在传统逆变系统还是在集散式逆变系统中都是存在，只是执行MPPT算法的对象、MPPT的路数不同。在算法原理是相同的。

光伏电池的利用率不仅与其内部特性有关，而且还受环境如日照、温度等因素的影响，其输出特性与电池板温度以及光照、强度有很强的关联性，且具有非线性特性。

光伏电池需要运行在不同且唯一的最大功率点(MPP -- Maximum Power Point)上。因此，要求光伏发电系统能够自动寻求光伏电池阵列的最优工作状态，以最大限度地将光能转化为电能。目前MPPT跟踪任务完成，可能由双轴/多轴自动追日系统完成，也可能是由逆变器完成，或者两者配合完成。

MPPT的搜索精度以及动态响应速度直接影响到系统的整体发电量，当光伏电池阵列所受的日照强度、器件结温、外部负载变化时，逆变器通过先进的MPPT算法调整逆变器的工作点，使光伏电池阵列发挥最大的效能，从而输出最大功率。具体实现MPPT跟踪的方法有很多种，比较简单明了的有图1-5所示的P&O扰动观察法。该方法通过改变PV电池的直流电压实现输出功率变化，然后比较不同电压下的输出功率，这样一直搜索最高的功率点。在三相并网逆变器中通过更改直流母线电压的外环电压给定，达到不同电压点输出功率的比

较。

整流桥

软启电阻

图13 P&O法的搜索示意图

Q1：是不是发电量偏少一定就是逆变器MPPT跟踪问题？影响发电量因数有那些？

Q2：如何分辨MPPT跟踪效果？

Q3：如何设置MPPT?

传统逆变系统，MPPT由逆变器执行，具体操作如下：

具体操作：

G-03.23 MPPT使能置1（默认为1）

G-03.24 MPPT算法选择一般选择默认参数

注：集散式逆变系统中，逆变器采用恒压运行，故“MPPT使能”默认为0；