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500KW光伏逆變器IGBT模塊方案對比及關(guān)鍵技術(shù)

500KW光伏逆變器,就IGBT模塊而言,根據逆變器的拓撲有多種選擇,每一種方案都有優(yōu)缺點(diǎn),總結起來(lái)分為四種,單個(gè)IGBT模塊,IGBT模塊并聯(lián),多個(gè)逆變橋并聯(lián),IPM模塊(Semikron Skiip系列)。
  • 單個(gè)模塊方案主要有單管FZ2400R12HP4*6及半橋模塊CM2500DY-24S*3 ,優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,結構設計方便,體積較少,功率密度大,電氣上不存在IGBT均流和逆變橋均流等問(wèn)題,驅動(dòng)芯片只有3組;缺點(diǎn)是IGBT價(jià)格比較貴,熱源比較集中,如果對散熱溫度要求較高,要采用水冷散熱器或者加熱管的散熱器才能達到要求,成本比較高,只有一個(gè)電感和濾波電容,在低功率時(shí),THD比較大,總體發(fā)電量比較低。
  • 分為兩個(gè)250KW的逆變橋并聯(lián),每一相只有一個(gè)功率器件,500K逆變器選用FF1400R12IP4,直流電經(jīng)過(guò)逆變,各自接一個(gè)LC濾波,交流接觸器,再匯流進(jìn)電網(wǎng),每一個(gè)逆變橋可以單獨控制,當輸入功率不足45%時(shí),可以關(guān)閉其中一個(gè),歐洲效率比較高,低載時(shí)THD比較小,整體發(fā)電量提高,在陰雨天太陽(yáng)輻照度低時(shí)也能發(fā)電,逆變橋并聯(lián)需要考慮逆變橋之間均流,主要靠軟件實(shí)現。
  • 是IGBT并聯(lián)方案,每一個(gè)橋臂用兩個(gè)IGBT并聯(lián),逆變器只用一組LC濾波器,這種方式總成本稍低,功率密度大,缺點(diǎn)是存在IGBT均流,在多個(gè)IGBT并聯(lián)使用時(shí),由于功率器件不一致,IGBT驅動(dòng)電路也不一定特性能保持一致,加上電路布局等的影響,會(huì )引起流過(guò)各并聯(lián)IGBT的電流不均衡,電流大的器件有可能由于過(guò)熱而損壞。在實(shí)際應用中,要采取以下措施:要使用同一批次的器件,減少器件參數的不一致性,改善靜態(tài)均流的效果;共用一路驅動(dòng)電路,提高器件參數的一致性,改善動(dòng)態(tài)均流。Semikron Skiip系列內部也是IGBT模塊并聯(lián),集成度高,但不利于維護。  
500KW光伏逆變器單個(gè)IGBT模塊方案
500KW光伏逆變器單個(gè)IGBT模塊方案
500KW光伏逆變器兩個(gè)IGBT模塊并聯(lián)方案
500KW光伏逆變器兩個(gè)IGBT模塊并聯(lián)方案
500KW光伏逆變器兩個(gè)250KW逆變器并聯(lián)方案
500KW光伏逆變器兩個(gè)250KW逆變器并聯(lián)方案
500KW光伏逆變器多個(gè)逆變器并聯(lián)方案
500KW光伏逆變器多個(gè)逆變器并聯(lián)方案
500KW光伏逆變器多個(gè)IGBT模塊并聯(lián)方案
IGBT并聯(lián)和逆變橋并聯(lián)比較
(1)      效率比較:最大效率IGBT并聯(lián)方案高,歐洲效率逆變橋并聯(lián)方案高?偘l(fā)電量逆變橋并聯(lián)高。
(2)     控制方法:IGBT并聯(lián)需要6組PWM,逆變橋并聯(lián)需要12組PWM。
(3)     均流:IGBT并聯(lián)要考慮器件之間均流,主要靠硬件實(shí)現,成本較高,逆變橋并聯(lián)需要考慮逆變橋之間均流,主要靠軟件實(shí)現。
(4)     可移植性:IGBT并聯(lián)250K,500K,750K不能移植,需要重新開(kāi)發(fā),逆變橋并聯(lián)可以植移,逆變橋可以共用。
(5)     結構 :IGBT并聯(lián)需要3個(gè)散熱器,三相之間距離較長(cháng)不對稱(chēng),成本稍低;模組并聯(lián)需要6個(gè)散熱器,三相之間距離較短對稱(chēng)性好,成本稍高。降額設計的依據
500KW系統方 IGBT模塊 價(jià)格 散熱 均流 發(fā)電量 效率 體積 可靠性 壽命
無(wú)并聯(lián) FZ2400R12HP4*6 風(fēng)冷/水冷 無(wú)
無(wú)并聯(lián) CM2500DY-24S*3 風(fēng)冷 無(wú)
IGBT并聯(lián) FF1400R12IP4*6 風(fēng)冷 無(wú)/有
IGBT并聯(lián) FF600R12ME4*12 風(fēng)冷 無(wú)/有
IGBT并聯(lián) FF450R12ME4*18 風(fēng)冷 無(wú)/有
逆變橋并聯(lián) FF1400R12IP4*6 風(fēng)冷 無(wú)
IPM模塊 SKiiP2403GB122-4DW 風(fēng)冷 無(wú)
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