在大型地面電站日益發(fā)展的今天，單個(gè)電站的容量越來(lái)越大，設(shè)備數(shù)量越來(lái)越多，逆變器作為電站系統(tǒng)中的核心設(shè)備，日常維護(hù)速度勢(shì)必引起大家的關(guān)注。如何縮短電站設(shè)備的維護(hù)時(shí)間？如何快速處理設(shè)備故障，降低對(duì)發(fā)電量的影響？是每個(gè)業(yè)主最關(guān)心的話題。于是，采用模塊化設(shè)計(jì)理念的逆變器產(chǎn)品便應(yīng)運(yùn)而生。

一、特變電工模塊化集中式逆變器的發(fā)展思路

受到了模塊化UPS的啟發(fā)，優(yōu)秀的逆變器廠商特變電工在2011年推出了第一代模塊化設(shè)計(jì)的集中式逆變器，也是國(guó)內(nèi)首臺(tái)采用該設(shè)計(jì)的光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備。隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，在2012年和2013年，特變電工陸續(xù)推出了采用模塊化設(shè)計(jì)+前維護(hù)設(shè)計(jì)的第二代、第三代500kW集中式逆變器，該款設(shè)備的特點(diǎn)在于維護(hù)人員站在逆變器的正面即可完成對(duì)設(shè)備的日常維護(hù)。在2014年，特變電工推出了具備模塊化+前維護(hù)+可插拔功能的第四代500kW并網(wǎng)逆變器，在延續(xù)了上一款機(jī)型優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)提高了設(shè)備的功率密度。該款機(jī)型采用模塊化插拔設(shè)計(jì)，能夠有效縮減逆變器的維護(hù)時(shí)間，維護(hù)效率更高。


二、模塊化集中式逆變器是怎樣煉成的？

集中式逆變器的模塊化設(shè)計(jì)看似簡(jiǎn)單，實(shí)則是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要充分考慮原材料、模塊布局、結(jié)構(gòu)件尺寸、電氣元件尺寸和接線、接插件選型、器件安裝、發(fā)熱器件的散熱等等，是一個(gè)充分將理論與實(shí)際相結(jié)合的過(guò)程。通過(guò)將設(shè)計(jì)計(jì)算與模型仿真相結(jié)合，并進(jìn)行多次打樣和實(shí)驗(yàn)，最終才能確定一種成熟、可靠的逆變器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

目前集中式逆變器的柜體結(jié)構(gòu)按照功率流走向設(shè)計(jì)可分為直流柜和交流柜，太陽(yáng)能電池組件輸出的直流電通過(guò)逆變器直流柜接入，經(jīng)過(guò)逆變轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姾?，最終通過(guò)交流柜輸出，所以集中式逆變器的模塊化設(shè)計(jì)必須在功率流順暢的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

首先根據(jù)元器件的特點(diǎn)將逆變器分為如下4個(gè)模塊：交直流分?jǐn)嗖糠?、逆變部分、控制部分、散熱部分，通過(guò)對(duì)這4個(gè)模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)思路。

（1）交、直流分?jǐn)嗖糠帜K化設(shè)計(jì)

交、直流分?jǐn)嗖糠职ń?、直流斷路器，目前所有的逆變器均采用下進(jìn)下出的接線方式，所以交直流分?jǐn)嗖糠謶?yīng)分別布置于直流柜和交流柜下部，便于接線和維護(hù)。



（2）逆變部分模塊化設(shè)計(jì)

逆變部分包括IGBT、母線支撐電容、吸收電容、通訊及驅(qū)動(dòng)等，通過(guò)將這部分封裝成一個(gè)模塊，配合接插件和滑道，將A、B、C三相功率器件設(shè)計(jì)為抽屜式模塊化設(shè)計(jì)。

（3）控制部分模塊化設(shè)計(jì)

控制部分由PCBA、指示燈、加熱器等構(gòu)成，通過(guò)將這部分封裝成一個(gè)模塊，配合插針式接口，將控制部分模塊化設(shè)計(jì)。


（4）散熱部分模塊化設(shè)計(jì)

散熱部分由散熱風(fēng)機(jī)、指示燈、內(nèi)擋板等構(gòu)成，通過(guò)將這部分封裝成一個(gè)模塊，將散熱部分模塊化設(shè)計(jì)。



三、模塊化集中式逆變器的應(yīng)用價(jià)值

通過(guò)以上描述，了解到了模塊化集中式逆變器的設(shè)計(jì)過(guò)程，那么這種設(shè)計(jì)能為客戶帶來(lái)什么樣的價(jià)值呢？

（1）便于裝配

說(shuō)到裝配，很多人可能認(rèn)為這并不是為客戶帶來(lái)便利，而是為廠商帶來(lái)的便利，實(shí)則不然。根據(jù)目前光伏電站的建設(shè)趨勢(shì)，縮短貨期，快速建站是客戶非常普遍的需求。采用模塊化設(shè)計(jì)的集中式逆變器，相比傳統(tǒng)的非模塊化設(shè)計(jì)，裝配時(shí)間可以縮短很多，能夠盡可能滿足客戶的需求，確保電站建設(shè)的順利進(jìn)行。

（2）便于維護(hù)

維護(hù)便利是模塊化設(shè)計(jì)帶來(lái)的最直接的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)對(duì)散熱風(fēng)機(jī)、控制板、功率模塊、分?jǐn)嗥骷M(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊均設(shè)有獨(dú)立的滑道和接插部件。當(dāng)模塊發(fā)生故障時(shí)，運(yùn)維人員拆卸掉固定螺絲后，可直接通過(guò)把手抽出更換，單個(gè)模塊更換時(shí)間不大于20分鐘，能夠有效縮減維護(hù)時(shí)間，提高維護(hù)效率。

（3）維護(hù)成本降低

維護(hù)成本降低是模塊化設(shè)計(jì)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性價(jià)值，在故障定位后，僅需更換故障模塊即可完成設(shè)備的維護(hù)，與組串式方案的整機(jī)更換相比，維護(hù)成本要低很多。

四、總結(jié)

集中式逆變器的模塊化設(shè)計(jì)是大功率機(jī)型的發(fā)展趨勢(shì)，也是國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的逆變器廠商研發(fā)實(shí)力的體現(xiàn)。采用模塊化設(shè)計(jì)的集中式逆變器具有維護(hù)和調(diào)試簡(jiǎn)便、維護(hù)效率高等特點(diǎn)，相比非模塊化設(shè)計(jì)的逆變器，能夠有效縮減電站維護(hù)時(shí)間，降低因設(shè)備故障造成的影響。

未來(lái)優(yōu)秀的逆變器廠商將不斷通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新為客戶帶來(lái)更加優(yōu)質(zhì)的光伏逆變器產(chǎn)品，特變電工也會(huì)通過(guò)不斷的研發(fā)創(chuàng)新，推出技術(shù)更加先進(jìn)、質(zhì)量更加可靠的光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的和諧發(fā)展。