100KW光伏逆变器硬件选型方案介绍

100KW光伏逆变器硬件选型方案介绍

建议选择1200V IGBT双管，构成100KW的总功率输出。

单台100KW逆变器设计

IGBT：选择FF600R12IE4 （3支）

驱动器：2SP0320T2A0-FF600R12IE4 (3支) 与IGBT行程一对一连接

母线电容根据贵司的设计需求，推荐EPCOS金膜电容产品：

金膜电容B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85度/100,000H, 116*173

建议使用4并联进行，无需均压处理

按照贵司给定的开关频率5000Hz，输出电流150A、调制比0.85、功率因数0.98，母线电压650Vdc，输出电压380Vac，最高使用环境温度50度进行仿真计算，结果如下：

图一IGBT模块内部温度分布图

假定选定的散热器Rch=0.044k/w的前提下，当输出电流150A时，IGBT的最大结温为70.6度，IGBT的壳温为62.3度，散热器的温度为60.2度。

图二IGBT结温温度纹波图

图二表明，在给定工作条件下，IGBT结温的最大结温，最小结温分别是70.6度和67.9度，温度纹波为2.8度。

图三IGBT损耗结果

图三，表示IGBT模块在给定工作条件下，最终的损耗为：230.3W。其中IGBT的通态损耗为66.1W，开关损耗为86.6W，反并联二极管的通态损耗为14.2W，开关损耗为59.3W，IGBT 内部焊线的损耗为4.22W。

因此，三相逆变器总的损耗P=6*230.3=1381.8W.

在输出150A电流时，IGBT的最大结温小于150度，满足使用要求。

说明：实际上许多厂家的并网逆变器采用有并网变压器和无并网变压器并网两种模式，因为无变压器对的输出电压小，对逆变器输出电流的能力较强，因此，仅以无并网变压器为列，逆变器输出电压270V，经过三角转星型变压器转换成380V然后并网。国家标准考虑的电网波动范围为（－10％～7％），最小持续时间10s，因此并网时候，需要考虑10％的过载情况。

按照贵司给定的开关频率5000Hz，因为过载持续时间10s，此时对IGBT而言属于稳定工作状态，因此输出电流235A、调制比0.85、功率因数0.98，母线电压450Vdc（业内均采用450Vdc），输出电压270Vac，最高使用环境温度50度进行仿真计算，结果如下：

250KW 光伏逆变器硬件选型方案介绍

建议选择1200V IGBT 双管，构成250KW 的总功率输出。

单台250KW逆变器设计

IGBT：选择FF1400R12IP4 （3支）

驱动器：2SP0320T2A0-FF1400R12IP4 (3支) 与IGBT行程一对一连接

母线电容根据贵司的设计需求，推荐EPCOS金膜电容产品：

金膜电容B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85度/100,000H, 116*173

建议使用8~10并联进行，无需均压处理

按照贵司给定的开关频率5000Hz，输出电流535A，过载电流588A，调制比0.85、功率因数0.98，母线电压450Vdc，输出电流270Vac，最高使用环境温度50度进行仿真计算，结果如下：

图一IGBT模块内部温度分布图

假定选定的散热器Rch=0.030k/w的前提下，当输出电流588A时，IGBT的最大结温为95.4度，IGBT的壳温为81度，散热器的温度为75.3度。

图二IGBT结温温度纹波图

图二表明，在给定工作条件下，IGBT结温的最大结温，最小结温分别是95.4度和90.8度，

温度纹波为4.8度。

图三IGBT损耗结果

图三，表示IGBT模块在给定工作条件下，最终的损耗为：841.6W。其中IGBT的通态损耗为324.5W，开关损耗为287.4W，反并联二极管的通态损耗为61.6W，开关损耗为124.9W，IGBT内部焊线的损耗为43.23W。

因此，三相逆变器总的损耗P=6*841.6=5049.6W.

在输出588A电流时，IGBT的最大结温小于150度，满足使用要求

500KW光伏逆变器硬件选型方案介绍

建议选择两个1200V IGBT双管并联方案，构成500KW的总功率输出。

IGBT：选择FF1400R12IP4 （6支）

驱动器：2SP0320T2A0-FF1400R12IP4 (6支) 与IGBT行程一对一连接

母线电容根据贵司的设计需求，推荐EPCOS金膜电容产品：

金膜电容B25620-B0158-K882 880V/1500uF, 85度/100,000H, 116*173

建议使用22～24并联进行，无需均压处理

按照贵司给定的开关频率5000Hz，输出电流1050A，过载电流1156A，调制比0.85、功率因数0.98，母线电压450Vdc，输出电流270Vac，最高使用环境温度50度进行仿真计算，结果如下：

因为方案是采用双管并联方案，系统的动态均流主要依靠专用驱动器的同步性来解决，静态均流主要依靠设备主功率系统的结构对称性来保证，此处仿真计算考虑的系统不均流性为10％。因此并联中单个IGBT的输出有效电流值＝(1156/2)*1.1=635.8A

图一IGBT模块内部温度分布图

假定选定的散热器Rch=0.030k/w的前提下，当输出电流636A时，IGBT的最大结温为99.8

度，IGBT的壳温为83.9度，散热器的温度为77.7度。

图二IGBT结温温度纹波图

图二表明，在给定工作条件下，IGBT结温的最大结温，最小结温分别是99.8度和94.5度，

温度纹波为5.3度。