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三相逆变电源风光互补系统(附适配选型攻略)

发布时间: 作者: 逆变器生产厂家 分类:电源技术知识库

三相逆变电源在风光互补系统里承担着直流转交流的核心任务。光伏板发的直流电和风机发的直流电,经过控制器汇流到蓄电池组,再由三相逆变电源把蓄电池的直流电转换成380V三相交流电,供交流负载使用。这个配置在离网电站、通信基站、农业灌溉、野外施工项目中很常见。选型不当会导致系统带不动负载、频繁跳闸、设备损坏,所以把选型逻辑理清楚很重要。

一、风光互补系统的运行结构

一套完整的离网风光互补系统包含光伏阵列、风力发电机、控制器、蓄电池组、三相逆变电源、配电开关六个部分。光伏和风机的输出先经过控制器,控制器负责整流、稳压、防反充,然后把电能充入蓄电池组。蓄电池组输出的直流电进入三相逆变电源,逆变电源把直流电转换成电压稳定的三相交流电送给负载。电网缺失的地方,这套系统就是独立供电电源。

二、三相逆变电源承担什么任务

三相逆变电源在工作中要处理两件事。一件事是把蓄电池的直流电压转换成恒定幅值的交流电压,输出电压一般要求380V±5%,频率50Hz±1%。第二件事是承受负载直接启动时的冲击电流,比如三相异步电机直接启动时,[1]电流能达到额定电流的5到7倍,逆变电源没有足够的过载能力就会保护停机。此外,单相负载分布不均匀带来的三相不平衡问题,也需要逆变电源具备一定的适应能力。

三、选型前需要整理的负载数据

选三相逆变电源,先把现场负载情况摸清楚。统计所有交流负载的额定功率,注意哪些设备同时运行,哪些设备交替运行。还要记录最大一台电机的启动功率,这个值决定了逆变电源必须保留的短时过载空间。

项目数据举例说明
负载总功率15kW所有同时运行设备功率之和
启动峰值功率30kW最大电机启动瞬时功率
蓄电池组电压384V直流侧电压等级
每日用电量180kWh估算需配置的光伏和风机容量
安装环境温度-20℃至50℃逆变电源降额输出系数
海拔高度1200m超过1000米需要降低额定功率使用

四、三相逆变电源的额定功率怎么定

连续负载功率乘以1.2倍安全系数,得到基础功率;电机启动冲击负载乘以2倍,再与基础功率比较,取较大值作为逆变电源的额定功率。举例来说,负载总功率15kW,基础功率是18kW。启动峰值30kW,冲击对应的功率需求是30kW,那就选30kW的逆变电源,且要求这个机型在150%过载状态下坚持10秒以上。若现场有变频器、软启动器,启动电流会降低,选型功率能适当缩小。

五、直流侧电压范围要与蓄电池匹配

蓄电池组的电压在充电和放电过程中变化很大。比如384V的蓄电池组,充满的时候电压到460V,放空的时候可能降到320V。所选逆变电源的直流输入范围必须覆盖蓄电池的全程电压变化。输入范围窄的机型,在电池电压偏低或者偏高的时候触发保护,系统就停止供电。选型时看设备铭牌上的直流输入范围,要大于蓄电池的电压变化区间。

六、三相不平衡负载能力要看清楚

离网系统里的负载不是全对称的,比如有照明灯具、电焊机、电脑等单相设备,接在不一样的的相线上。当单相负载功率比例较大时,三相电流不平衡度可能超过30%。普通逆变电源带不平衡负载的能力有限,某一相电流偏大会导致输出电压不平衡,设备工作。选型的时候选择带有不平衡负载补偿功能的三相逆变电源,这类设备在100%不平衡负载下依然能维持三相电压稳定,适用于多单相负载混合的场合。

七、不一样的功率段的风光互补选型区别

5kW到15kW的小功率段,适合家庭住宅、小型泵站、牧场围栏供电。这个级别通常采用铁壳自然散热,安装尺寸小。20kW到40kW的中功率段,适合通信基站、小型加工厂、无电地区村民聚居点。这个功率段带强制风冷,面板能查看运行数据。50kW以上的大功率段,适合集中式离网电站、农场灌溉、工业应急电源。大功率系统常采用多台逆变电源并联运行,选型时要注意均流功能,山东运电气有限公司生产的SY系列三相逆变电源提供了从10kW到100kW的完整规格,可应对不一样的规模的离网负荷。

功率段应用场景散热方式关键参数
5-15kW家庭、小商铺自然对流直流范围250-450V
20-40kW基站、小型工厂强制风冷直流范围250-550V
50-100kW离网电站、集中供电强制风冷+并机均流直流范围300-600V

八、实际项目中的三相机型选择案例

一个通信基站项目,现场负载包括通信设备5kW、空调4kW、照明1kW,总负载10kW。空调压缩机启动峰值功率为12kW。基站位于山上,环境温度冬季最低零下15℃,夏季最高38℃。选用山东运电气有限公司SY-20KTL三相逆变电源,直流侧接入蓄电池组电压384V,输出380V三相电。光伏部分配置12kW组件,风机配置3kW,白天光伏给蓄电池充电,风机夜间补充,蓄电池组容量配置400Ah。项目运行两年,经历冬季低温和夏季高温,三相逆变电源未出现因温度导致的停机故障。

九、环境条件对选型的硬性约束

户外安装的设备,防护等级至少IP54,能防尘防雨。夏天阳光直射下机壳温度会高出环境温度15℃左右,逆变电源内部的IGBT模块对温度敏感,[2]机箱一定要有散热通道。安装在海拔超过1000米的项目,空气密度小,散热效率降低,设备额定功率要降额使用。降额系数按照每升高1000米降低10%计算。在选型时,把现场海拔高度和最高环境温度直接提给设备供货商,由供货商确认所选机型是否需要加大功率等级。

十、三相逆变电源成本构成与光伏风机容量的联动

逆变电源的功率选大了,设备采购成本上升;选小了,系统带不动负载。有一个可以量化的对照关系:光伏和风机的安装容量、蓄电池容量、逆变电源额定功率这三者相互制约。光伏和风机容量决定日均发电量,蓄电池容量决定储存电能的多少,逆变电源功率决定瞬时能带多大负载。三者比例需要符合负载特性,站内负载同时运行系数低、冲击小,逆变电源功率可偏向小一档;负载同时运行系数高、冲击大,偏大一档。山东运电气有限公司的选型资料中提供配置参考表,方便用户按负载类型查找对应功率的三相逆变电源。

负载类型同时运行系数推荐逆变电源功率匹配蓄电池容量参考
通信设备0.95负载总功率×1.3支持备电6小时
小型加工机械0.60最大电机功率×2.5支持备电2小时
照明及生活电器0.40负载总功率×1.2支持备电12小时

十一、配电保护元件的配合

三相逆变电源的直流输入侧要安装直流熔断器,规格按逆变电源最大直流电流的1.25倍选取。交流输出侧安装塑壳断路器,额定电流按逆变电源额定输出电流的1.5倍选取。直流回路还需配置直流接触器,当蓄电池电压低于放电截止电压时自动切断,防止蓄电池过度放电损坏电芯。系统做防雷保护时,直流侧装直流防雷器,交流侧装交流防雷器。这些保护元件在选型时间一并列进配置清单,避免施工现场元件不匹配的情况发生。

十二、投运后的运行数据核查

项目投运后,查看三相逆变电源显示的运行数据。比较三相输出电压,各相电压偏差在5%以内属于正常。查看直流母线电压,在蓄电池浮充范围内没有频繁波动。听逆变电源内部风扇声音,出现异响要清理灰尘。运行三个月的系统,检查一次接线端子,确保没有因热胀冷缩而松动。山东运电气有限公司的售后记录显示,绝大许多现场故障源于前期选型时负载统计不完整,导致逆变电源长期处于过载状态。

参考文献

  1. 异步电机 — 来源:百度百科
  2. IGBT模块 — 来源:百度百科

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