光伏逆变器电感有什么用
电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。电感最大的特点是,电流不能突变,只能慢慢变大或者变小,正是利用这个特性,电感可以把断续的直流方波电流变成连续的正弦波电流。电感器又称扼流器(CHOKE)、电抗器。电感是光伏逆变器里面最关键的元器件之一,主要有储能,升压,滤波,消除EMI等作用,使用灌胶电感,可以降低逆变器内部及电感温度,还能显著提高电感的性能和寿命。
《一》 电感的原理及作用
电感器一般由骨架、绕组、磁心或铁心、屏蔽罩、封装材料、等组成。骨架泛指绕制线圈的支架。将漆包线环绕在骨架上,再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔,以提高其电感量。绕组是指具有规定功能的一组线圈,绕组有单层和多层之分。铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金,铁氧体,非晶,金属磁粉芯等。一台光伏逆变器中,通常共有4种电感,直流共模电感﹑升压电感﹑滤波电感,交流共模电感。
共模电感主要起EMI滤波的作用,一方面要滤除外界共模电磁对逆变器的干扰,另一方面又要抑制逆变器本身不向外发出电磁干扰,避免影响电网和同一电磁环境下其他设备的正常工作。
共模电感
光伏组件是直流源,本身不会产生电磁干扰,有些逆变器厂家为了降低成本,取消了逆变器直流EMI共模电感,实际上,由于逆变器功率器件开关速度非常高,会产生较大的共模干扰电流,如果没有直流EMI共模电感,这些干扰电流信号就会传到直流电缆和组件上,这时组件就会像一个天线,产生电磁干扰,影响光伏系统周边的电信号,如有带天线的电视机和收音机等设备就会工作不良。
为了提升发电量,组串式逆变器一般为两级结构,输入电压范围较宽,单相为70-550V,三相为200-1000V。前级为BOOST升压,要配置升压电感,后级为逆变电路,要配置滤波电感,升压电感和滤波电感是功率电感,从工作电流的角度来看,功率电感在其整个工作段内纹波电流相对较大并且工作温度较高,从而功率电感的直流偏置特性要求较高(尤其是高温时),提高功率电感对应铁氧体材料的高温Bs(饱和磁通密度)非常必要另一方面,从损耗的角度来看,功率电感的损耗可能占到太阳能逆变系统总损耗的20~40%,降低功率电感铁损非常必要。
《二》如何提高电感的效率
铁损主要由磁性材质的特性所决定。为了减少铁损,必须优化选取高频损耗特性好的材料。磁性材料的损耗优劣关系:铁氧体 <非晶 <铁硅铝 <铁硅 <纯铁粉芯。在各类磁性材料中,铁硅铝磁粉芯具有分布式气隙、饱和磁感应强度大、宽恒磁导率、高居里温度、在高频下具有极低的损耗,几近为零的磁致伸缩系数,价格适中,使其成为光伏逆变器功率电感器最佳选择。
铁硅铝磁粉芯优势:适当的成本,优于钼坡莫合金/高磁通以及复合合金较低的损耗,优于铁粉芯高饱和度,优于间隙铁氧体接近零的磁致伸缩,优于铁粉芯无热老化现象,优于铁粉芯软饱和,优于铁氧体及复合合金。
铁硅铝磁粉芯缺点:和所有的粉末冶金材料一样,铁硅铝也需要粘结剂,和硅钢片相比,存在老化开裂,温度升高时容量会下降,电流噪声较大等缺点,为了克服这些缺点,一般采取电感灌胶工艺等方法。
电感灌胶:分为铝型材组装、电感组装、初测、灌导热硅胶、固化、终测、整体封装线束整理等多道工序,约增加30%以上材料成本和50%的人工成本。
俗话说:多大脚穿多大鞋。相对应的这句话在各个领域都很适用,在光伏逆变器电感中同样适用。光伏逆变器电感并不是越大越好。
选用合适的光伏逆变器电感要参考多方面。
1、电感尺寸的大小。选择电感时要注意产品预留空间多少,不能让电感体积大于预留空间,同时电感尺寸也不能太小,选择合适的电感尺寸才是正确的。
2、电流。每种产品上面所允许的电流是不相同的,在选择电感时要注意电感所允许的电流是多大,是不是包含电路内的电流。
3、电感的功能。在选用在电感时要注意电感在电路中表现的功能是哪些。有的电感是滤波电感,有的电感是谐振电感等等,针对不同的电感我们要选用不同的电感,这些我们都是要注意的。
4、电感感值。在选用电感时我们要特别注意电感感值是多少,选用合适的电感感值才能帮助我们更好的解决问题。
——★1、如果是
50
hz
工频、正弦波逆变器,滤波电感应该采用硅钢片绕制。
——★2、对于高频正弦波逆变器,滤波电感就应该采用高频磁芯绕制了。
光伏逆变器是能够将光伏太阳能板锁产生的可变直流电压转换成为市电频率交流的逆变器,可以反馈回商用输电系统,或是供离网的电网使用。光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡(BOS)之一,可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能逆变器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。
太阳电池在阳光照射下产生直流电,然而以直流电形式供电的系统有很大的局限性。例如:日光灯、电视机、电冰箱、电风扇等均不能直接用直流电源供电,绝大多数电动机械也是如此。此外,当供电系统需要升高电压或降低电压时,交流系统只需加一个变压器即可,而在直流系统中升降电压的技术就要复杂得多了。因此,除直接使用直流电源的通信、气象等特殊用户外,在供应生产生活用电的光伏发电系统中都需要配备光伏逆变器。
在全桥的逆变器当中,滤波电感是非常重要的一种元件,电感值的确定将直接影响到电路的工作性能。本篇文章将为大家介绍一种逆变器当中滤波电感的计算方法以及所用材料。
想要确定逆变器当中的滤波电感值,我们首先需要确定电感的LC值,而后在此基础上来进行设计。
一般来说,逆变滤波电感使用Iron Powder材料,或High Flux、Dura Flux材料,Ferrite也可以。一般应保证其铁损与铜损有一个比例,如0.2~0.4,之所以不用0.5(此时效率最高),是因为散热的问题。
对于上图所示的半桥逆变电路,由于其输出为正弦波,按照电路原理,其在输出过零点时,SPWM波的占空比最高(0.5,不计死区时间),此时电感上的dB最高,ripple电流也最大,为:
Ippmax=Vi/(4fL)(1)
f为SPWM波频率,L为滤波电感量。
相应的B值为:
Bpkmax=10e8*Vi/(8fAN) (2)
A为磁芯截面,N为匝数,单位为厘米克秒制,磁密单位为Gauss。将(1)式代入(2),可得:
Bpkmax=10e8IppL/(2AN)(3)
当输出电压瞬时值不为零时,可经由Bus电压减输出电压而得出L上的电压,再按照占空比的频率可得每一个SPWM周期的Bpk,其与输出电压的关系如下:
Vo/Vi在图中最高比例为0.5,这只对输出峰值等于Bus电压的情况。在实际使用中,如果需要更高的输出精度,Bus还会降低,比值相应变小。同时也可以看出,输出电压越高,磁密变化越低。上图可以帮助我们理想磁芯内的磁密变化,却并不利于直接计算损耗。网页链接
光伏逆变器的频率,不仅仅取决于电网的频率,准确地说,是取决于实际需求。假如逆变器转换后的电能,是要上传电网的话,那就取决于电网的频率,如果是供给某个用电设备的话,那就取决于用电设备所需要的电源频率。
光伏逆变器
一、逆变器的基本结构
逆变电路,是逆变装置的核心,逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能。
控制电路或控制回路,是指产生和调节脉冲的电路,电力电子开关器件的通断,需要一定的驱动脉冲,这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。
逆变装置的基本结构,除上述的逆变电路和控制电路外,还有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等。
半导体器件结构:1)电流传感器 2)电流互感器3)电抗器
二、逆变器的工作原理
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。
三、
逆变器主要技术性能
1.额定输出电压
在规定的输入直流电压允许的波动范围内,它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定准确度一般有如下规定:
1)在稳态运行时,电压波动范围应有一个限定,例如其偏差不超过额定值的±3%或±5%。
2)在负载突变或有其他干扰因素影响的动态情况下,其输出电压偏差不应超过额定值的±8%或±10%。
2.输出电压的不平衡度
在正常工作条件下,逆变器输出的三相电压不平衡度应不超过一个规定值,如5%或8%。
3.输出电压的波形失真度
当逆变器输出电压为正弦度时,应规定允许的最大波形失真度。通常以输出电压的总波形失真度表示,其值不应超过5%(单相输出允许10%)。
4.额定输出频率
逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值,通常为工频50hz。正常工作条件下其偏差应在±1%以内。
5.负载功率因数
表征逆变器带感性负载或容性负载的能力。在正弦波条件下,负载功率因数为0.7~0.9(滞后),额定值为0.9。
6.额定输出电流(或额定输出容量)
表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出的是额定输出容量,其单位以VA或KVA表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为1时,额定输出电压为额定输出电流的乘积。
7.额定输出效率
逆变器的效率是在规定的工作条件下,其输出功率对输入功率之比,以%表示。逆变器 在额定输出容量下的效率为满负荷效率,在10%额定输出容量的效率为低负荷效率。
8.保护
1)过电压保护:对于没电压稳定措施的逆变器,应有输出过电压防护措施,以使负截免受输出过电压的损害。
2)过电流保护:逆变器的过电流保护,应能保证在负载发生短路或电流超过允许值时及时动作,使其免受浪涌电流的损伤。
9.起动特性
表征逆变器带负载起动的能力和动态工作时的性能。逆变器应保证在额定负载下可靠起动。
10.噪声
电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时,其噪声应不超过80db,小型逆变器的噪声应不超过65db