四虎永久在线精品免费无码_亚洲 欧美 另类 在线_免费无码成人AV在线播放_亚洲美女又黄又爽在线观看_无码AV岛国动作片在线观看_国产精品男同志movies_国产在线视频主播区_久久免费精品国产72精品九九

 
資訊中心
電抗器
電抗器的作用
濾波器
制動(dòng)單元
變壓器
名 稱(chēng):江蘇博邦電氣科技有限公司
地 址:江蘇省常州市新北區(qū)龍城大道
總 機(jī):0519-83188328
傳 真:0519-83188368
郵 箱:burbund@163.com
網(wǎng) 址:www.wickedjira.com
資訊中心

光伏逆變器用三相三柱電抗器與三相五柱電抗器的應(yīng)用比較

    摘 要:針對(duì)可再生能源逆變器需要并機(jī)運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)大功率電能輸出的特點(diǎn),通過(guò)分析現(xiàn)用逆變器的并網(wǎng)用濾波電抗器,提出了一種新型的兼具有共模電流抑制效果的三相五柱電抗器方案,在保證各相電路的差模感量的同時(shí),通過(guò)解耦磁集成的方法,使三相電抗器的零序電抗器大大增加。應(yīng)用在逆變器并機(jī)系統(tǒng)中,可減小電路中的濾波電抗器的數(shù)量,改善系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu),減少逆變器的成本,具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

    關(guān)鍵詞太陽(yáng)能逆變;三相三柱電抗器;三相五柱電抗器;零序電抗器;

    一、并網(wǎng)逆變器并聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)模型
    基于可再生能源(如風(fēng)能、太陽(yáng)能等)的分布式發(fā)電技術(shù)是人類(lèi)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)與解決環(huán)境污染的重要手段之一,近年來(lái)受到廣泛重視。隨著我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展,風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量也逐漸增加。單個(gè)并網(wǎng)逆變器已經(jīng)不能滿(mǎn)足風(fēng)力、光伏發(fā)電的容量要求,因此,實(shí)現(xiàn)逆變器并聯(lián)輸出得到了廣泛的研究。在參與并聯(lián)的每個(gè)逆變器輸出瞬時(shí)電壓嚴(yán)格相等的情況下,并聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部理論上不存在環(huán)流,但是,由于構(gòu)成逆變器的功率器件本身存在的觸發(fā)延時(shí)差異等因素的存在,在各逆變器控制中即使使用同步控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)各逆變器輸出瞬時(shí)電壓嚴(yán)格一致也十分困難,因此,在實(shí)際應(yīng)用中,逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中環(huán)流是普遍存在的。為了并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 抑制環(huán)流已成為實(shí)現(xiàn)并聯(lián)控制的關(guān)鍵問(wèn)題[1-4]。

    目前,并聯(lián)環(huán)流的抑制方法主要集中在通過(guò)優(yōu)化控制算法,保證各并聯(lián)逆變器的輸出一致,為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制需要精密的檢測(cè)元件、反饋系統(tǒng)、控制及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)[3],導(dǎo)致逆變器的控制系統(tǒng)變得冗雜,成本、體積都相應(yīng)地增大。而采用增加零序電抗器的方法則可在保證控制系統(tǒng)不變的情況下獲得更好的并聯(lián)效果,但增加零序電抗器意味著逆變器成本和體積的增加[5]。本文將通過(guò)磁集成技術(shù),在不增加體積的情況下,將共模(零序)電抗器集成到逆變電抗器中。

    以由兩臺(tái)125 kW 三相逆變器并機(jī)組成的250kW 光伏逆變系統(tǒng)為例, 其常用的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中三相逆變電路采用多電平逆變拓?fù),濾波器采用LCL 型濾波器,為了保證濾波器有足夠的零序電抗器,前級(jí)濾波電抗器需要采用3 個(gè)獨(dú)立的單相鐵硅粉芯電抗器組成;后級(jí)濾波電抗器由于電流諧波較少,可以采用價(jià)格相對(duì)便宜的三相硅鋼電抗器[6]。

    三相五柱電抗器結(jié)構(gòu):由于前級(jí)濾波電抗器采用3 個(gè)獨(dú)立的單相鐵硅粉芯電抗器組成,逆變器內(nèi)部需要很多的連接結(jié)構(gòu),導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積、成本相應(yīng)增加。而采用鐵硅粉芯材質(zhì)作三相電抗器的磁芯,其3 個(gè)線(xiàn)圈各自漏感也可構(gòu)成零序電抗器,其漏磁通主要由橫穿過(guò)磁芯柱的旁路磁通組成,如圖2 所示。而旁路磁通增大會(huì)使正序感量降低,正序諧波的抑制效果減弱;同時(shí)旁路磁通會(huì)穿過(guò)電感線(xiàn)圈,導(dǎo)致繞組渦流損耗的增加,對(duì)電抗器的效率、溫升都會(huì)產(chǎn)生明顯的影響[7,8]。為了保證三相電抗器具有足夠的零序電抗器,在三相磁柱之外增加2 個(gè)磁柱,構(gòu)成三相五柱式的電抗器,其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及鐵芯結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

    二、三相五柱電抗器方案設(shè)計(jì)
    1、電抗器設(shè)計(jì)要求
    具有零序感抗的該三相五柱式電抗器的技術(shù)要求如下: 額定電壓為400 Vac; 額定電流為216Aac;零序電流為60 A( 峰峰值),8kHz;初始感量為230μH;額定感量為100μH、305 Adc;零序感抗為大于200μH;額定頻率為50Hz;開(kāi)關(guān)頻率為9kHz;諧波含量約為30%;逆變器拓?fù)錇槿娖侥孀冸娐罚划a(chǎn)品尺寸為380 mm×200 mm×400mm。

    2、電抗器方案演算
    鐵芯選型: 根據(jù)三相電抗器的經(jīng)驗(yàn)公式及電抗器尺寸的要求,選定鐵芯為相對(duì)磁導(dǎo)率60 的鐵硅粉芯,鐵芯柱截面為40 mm×75 mm,高度為260 mm,鐵芯軛尺寸為40 mm×75 mm×300 mm,邊柱尺寸為20mm×5 mm×260 mm,磁密為6000Gs。繞組選定:根據(jù)額定電流及其諧波的含量選定繞組為鋁箔,截面為0.8 mm×230 mm。匝數(shù)選定:根據(jù)電流、感量、磁密、截面積算得匝數(shù)為25 匝[9]。電抗器各部分的磁阻計(jì)算公式為Rx = hxu0ucAex(1)式中:Rx為磁柱的磁阻;hx為對(duì)應(yīng)磁柱的磁路長(zhǎng)度,非磁柱本身的長(zhǎng)度;u0為真空磁導(dǎo)率;uc為磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率;Aex為磁柱的磁路截面積。根據(jù)鐵硅粉芯的特性,磁導(dǎo)率與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系擬合曲線(xiàn)為u(Ha) = 6.000 1×10-6Ha2-3×10-9Ha3-0.004 05Ha+1 (2)式中,Ha 為磁柱中的磁場(chǎng)強(qiáng)度。代入安培環(huán)路定理,即NI=Hl(3)式中:N 為電抗器的線(xiàn)圈匝數(shù);I 為電抗器的輸入電流;H 為磁芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度;l 為磁路長(zhǎng)度?傻描F芯的磁路磁場(chǎng)強(qiáng)度與電抗器電流的關(guān)系,從而獲得鐵芯各部分的磁場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)磁阻公式(1),核算通入峰值電流后磁路各部分的磁阻,即Rx(Ha) = hxu0ucu(Ha)Aex(4)則可得峰值電流下電感為L(zhǎng)(Ha) = N2Rx(Ha)+Re(Ha)+Rg(5)式中:Rx(Ha)為電抗器鐵芯柱在磁場(chǎng)強(qiáng)度為Ha 時(shí)的磁阻;Re(Ha)為電抗器鐵芯軛在磁場(chǎng)強(qiáng)度為Ha時(shí)的磁阻;Rg為氣隙處的磁阻。計(jì)算得峰值電流下電感LIf為120 μH, 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。但由于邊柱的磁阻和單個(gè)中柱的磁阻相等,且三相零序電感為并聯(lián)關(guān)系,其耦合系數(shù)約為0.93,所以零序感抗只有108 μH,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求。

    零序感抗的大小與零序感抗磁路的磁阻成負(fù)相關(guān),而中柱的磁阻決定了正序感抗的大小,不能隨意更改,所以只能盡量減小邊柱的磁阻,而邊柱的長(zhǎng)度受限于中柱的高度,不能減;增大邊柱截面積會(huì)導(dǎo)致邊柱體積明顯增大,綜上所得增大邊柱鐵芯的磁導(dǎo)率成了最優(yōu)的選擇?紤]到零序電流為60 A,頻率為8 kHz,根據(jù)磁性材料的損耗和衰減特性,選擇B23P090 的取向硅鋼片作為邊柱的磁性材料[10,12]。由于取向硅鋼片的相對(duì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵硅粉芯的相對(duì)磁導(dǎo)率,所以在計(jì)算零序阻抗的磁阻時(shí),邊柱的磁阻可以忽略[11],則零序感抗為L(zhǎng)0= L13 ×0.93×3 = 2303×0.93×3 = 213.9 μH (6)計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

    3、三相五柱磁路仿真
    使用Maxwell 對(duì)三相五柱電抗器進(jìn)行建模仿真。當(dāng)電抗器的磁芯都是由鐵硅粉芯組成時(shí),其磁鏈分布如圖4所示。由圖4可以看出,在鐵芯柱與鐵芯軛的接縫處存在較多的旁路磁通,而且這些旁路磁通有一部分直接與繞組鋁箔相交,這些磁鏈會(huì)在鋁箔內(nèi)形成電阻很小的渦流,引起很大的線(xiàn)圈損耗。為減小旁路磁通的影響,將上下顎換成B23P090 取向硅鋼片,對(duì)其進(jìn)行仿真,其磁鏈分布如圖5 所示。由圖可見(jiàn),即使在電抗器繞組中通入零序電流,氣隙處的旁路磁通依然很小,減小旁路磁通引起附加損耗的同時(shí)減少了電抗器的漏磁,防止對(duì)周邊的器件產(chǎn)生電磁干擾。

    4、成本分析
    相比之前方案中采用的3 個(gè)獨(dú)立單相電抗器,三相五柱電抗器鐵芯、繞組的重量,尤其是采用混合磁路型三相五柱電抗器,鐵硅粉芯的用量可以減小20%以上,替換為單價(jià)只有鐵硅粉芯一半的硅鋼片;線(xiàn)包的總體數(shù)量減少一半,省掉了用于線(xiàn)包間連接的端子、線(xiàn)包間的絕緣材料,大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝,節(jié)約了人工成本;電抗器的機(jī)械固定結(jié)構(gòu)減少了30%以上,且由于上、下軛使用硅鋼片,則電抗器的規(guī)定件可以使用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,不必為了避免漏磁引起的過(guò)多損耗,而使用價(jià)格昂貴、不易加工的不銹鋼。經(jīng)過(guò)核算,采用混合磁路型三相五柱電抗器的成本比采用3 個(gè)獨(dú)立單相電抗器減少20%以上。

    5、樣機(jī)數(shù)據(jù)
    根據(jù)以上的設(shè)計(jì)方案制作了一臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試。經(jīng)測(cè)試其輸入電流與電感的關(guān)系曲線(xiàn)如圖6和圖7 所示。由圖6 可見(jiàn),在通入305 A 直流電流的情況下, 正序感量為108 μH, 大于要求的100μH,表明三相五柱式的正序感量完全滿(mǎn)足要求;從圖7 可以看出,其零序電感也達(dá)到了210μH,且隨著輸入電流的增大, 零序電感基本上不發(fā)生衰減,符合設(shè)計(jì)要求; 將產(chǎn)品安裝在逆變器上測(cè)試得到,在其零序電流只用8A(峰峰值),而之前采用3 個(gè)獨(dú)立單相電抗器時(shí),零序電流為7.8 A(峰峰值),且整機(jī)效率由98.56%上升到了98.68%。

    三、關(guān)于三相三柱電抗器與三相五柱電抗器的結(jié)語(yǔ)
    通過(guò)仿真分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明,提出的三相五柱式電抗器方案可以很好地實(shí)現(xiàn)零序電感抗與正序電抗器的集成,原理正確可行。相比于三柱式大漏感電抗器,產(chǎn)品參數(shù)能與系統(tǒng)需求精確匹配,設(shè)計(jì)過(guò)程更加簡(jiǎn)單,產(chǎn)品旁路磁通很少,減少了不必要的損耗,優(yōu)化了電抗器周邊的電磁環(huán)境;相比于之前由3 個(gè)單相電抗器組成的濾波器,在達(dá)到該系統(tǒng)要求的零序電流抑制的情況下,其效率、成本都有較大的提升。對(duì)系統(tǒng)而言,其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,省掉了大量的機(jī)械連接裝置,裝機(jī)更加方便,可靠性更高,占用機(jī)柜的體積更小,有利于降低大功率逆變器的成本,提高逆變器的效率和功率密度。

主營(yíng)產(chǎn)品:電抗器 串聯(lián)電抗器 濾波電抗器 平波電抗器 進(jìn)線(xiàn)電抗器 輸出電抗器 濾波器 制動(dòng)電阻 制動(dòng)單元
Copyright© 2008-2018 江蘇博邦電氣科技有限公司 All Rights Reserved. 蘇ICP備12021226號(hào)-1 
地址:(中國(guó))江蘇省常州市新北區(qū)龍城大道2396號(hào) 電話(huà):(86)0519-83188328 83188368
華東區(qū)
華中區(qū)
華南區(qū)
華北區(qū)
東北區(qū)
西南區(qū)
西北區(qū)
技術(shù)咨詢(xún)
售后服務(wù)
投訴及建議