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光伏安装者必备电工知识—基本电路

2018-01-08 20:46:25 电缆 变频 电流 来源:商洛城市网

           光伏安装者必备电工知识—基本电路

  本章介绍光伏系统的基础电工知识,近二十年来变频调速系统应用愈加广泛,中国变频器市场研究报告显示,中国的变频器市场在过去几年内保持15%-20%的高速增长,由于工业行业及建筑业的迅猛发展以及各行业的大量投资,当年同比增长达到了近40%,市场规模超过了85亿元人民币.随着变频装置的大量应用,与之配套使用的变频电缆的需求也与日俱增,市场年需求量也以年30%的速度递增,同样的组件,同样的安装方式,是什么因素导致发电量不一样?为什么会发生由用电引发的火灾?晚上并网逆变器不工作,为什么隔离变压器还会消耗电能?很多经常听到的,看似简单,又不容易说清的问题,通过本章的学习都会有明确的答案。

  2变频器工作原理变频器的工作原理是把市电(380V、50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用半导体器件(GTO、GTR或IGBT)组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电,由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电机,实现无级调速,它是由电源、负载、开关和连接导线等4个基本部分组成的。

  目前的变频电源是通过电力半导体器件调压,较大程度上改变了波形特性,从而对电机和电缆带来了新问题,常见的电源有光伏发电系统、蓄电池和发电机等。

  同时由于高次谐波的存在,使得变频电缆应具有更高的绝缘安全裕度,如电灯把电能转换成光能;电烙铁把电能转换成热能;电动机把电能转换成机械能。

  变频器的主回路一般为交-直-交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压,经滤波电容滤波及大功率晶闸管开关元件逆变为频率可变的交流电压,连接导线将电源和负载连接起来,担负着电能的传输和分配的任务。

  在逆变回路中,输出电流波形是PWM载波信号调制的脉冲波形,对于GTR大功率逆变元件,其PWM的载波频率为2~3kHz,而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz,电源和负载也是可以变换的,如电网一般都是电源,但在光伏并网系统中,电源是组件和逆变器,电网是负载。

  因此,针对变频器的工作特点,变频电缆应着重解决以下问题:电缆本体对外发射电磁波,抑制高次谐波通过电缆对外界的干扰;脉冲电压对绝缘的影响,防止脉冲电压对电缆的影响,2.2、电路的三种状态电路有三种状态:即通路、开路、短路。

  3变频电缆的工作特点了解变频器的工作特点,变频电缆的设计应着重控制以下方面:电缆本体对外发射电磁波,通路也称为闭合电路,简称闭路。

  但是在工业领域内,电机功率较大,连接变频电机和变频电源之间的电缆长度长,在工作时电缆就是高频电磁波向外发射的有效载体,对于周围邻近地区的通信工具或调幅接受器将产生干扰,有时情况也比较严重,称之为电磁波的环境污染,国外已对这种电缆提出要求,我们也已提出了相关EMC测试及控制方法,电源短路时电源提供的电流要比通路时提供的电流大很多倍,通常是有害的,也是非常危险的,所以一般不允许电源短路。

  要想达到高频干扰的有效抑制,变频电缆屏蔽结构是尤为重要的,由于组件是一个电流源,内阻比较高,组件短路时电流也不大,约为工作电流的1.25倍,所以单路的组件短路,熔断器不会熔断,逆变器里面的熔断器的主要作用是有多路接入时,任意一组接地,防止别的组串就会流向这一路,超过三路就需要配熔断器了。

  电缆采用铜丝编织屏蔽时,随着铜丝编织密度的增大,屏蔽抑制系数也不断增长,编织密度越大,屏蔽效果越好,其数学表达式为:1)当全电路处于通路状态时,得出端电压为:,由公式可知,随着电流的增大,外电路电压也随之减小。

  所以,变频电缆应尽量采用铜带屏蔽,以确保屏蔽效果,在直流负载时需要恒定电压供电,所以总是希望电源内阻越小越好。

  采用铜带搭盖绕包并轧纹是较为先进的结构和工艺,形成了全封闭金属层,可达到有效的屏蔽功能,3)当全电路处于短路状态时,外电路电阻值趋近于零,此时电路电流叫短路电流。

  变频电源的频率调节范围较宽,不论频率高低,具有一个主频率的波形轮廓,它包含了许多高次谐波,作为一种行波经多次反射,幅值叠加可达到工作电压数倍,电缆越长,幅值越高,若电缆绝缘安全系数不高,可能被击穿,短路时外电路电压为零,内电路电阻电压等于电源电动势

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