工程師研發(fā)日記：光伏逆變器可靠性設(shè)計(jì)
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設(shè)計(jì)方案的可靠性選擇
500KW逆變器，就IGBT排布，就有很多選擇，每一種都有優(yōu)缺點(diǎn)。
總結(jié)起來分為四種，IGBT單個(gè)模塊，并聯(lián)，逆變橋并聯(lián)，混合并聯(lián)。
(1) 采用6個(gè)單管IGBT，型號(hào)為FZ2400R12HP4，經(jīng)過計(jì)算，每個(gè)IGBT損耗是1932W，總損耗是11592W，這種方式優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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題，驅(qū)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，如果散熱器的溫度不超過85°C，散熱器的熱阻為0.02K/W，要采用水冷散熱器或者加熱管的散熱器才能達(dá)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。
(2)分為兩個(gè)250KW的逆變矩形并聯(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)逆變矩形可以單獨(dú)控制，當(dāng)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，在陰雨天太陽輻照度低時(shí)也能發(fā)電。
(3)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(qū)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)引起流過各并聯(lián)IGBT的電流不均衡，電流大的器件有可能由于過熱而損壞。在實(shí)際應(yīng)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(shù)的不一致性，改善靜態(tài)均流的效果；共用一路驅(qū)動(dòng)電路，提高器件參數(shù)的一致性，改善動(dòng)態(tài)。
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(xiàn)，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(xiàn)。
(4) 可移植性：IGBT并聯(lián)250K，500K，750K不能移植，需要重新開發(fā)，逆變橋并聯(lián)可以植移，逆變橋可以共用。
(5) 結(jié)構(gòu) ：IGBT并聯(lián)需要3個(gè)散熱器，三相之間距離較長不對(duì)稱，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(duì)稱性好，成本稍高。
功率設(shè)計(jì)方案比較
價(jià)格 | 散熱 | 均流 | 發(fā)電量 |
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光伏逆變器
可靠性設(shè)計(jì)
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