【文章內(nèi)容簡介】 IGBT開關(guān)拓撲電路功率模塊”，使逆變裝置將直流逆變成完美無諧波的正弦交流波，并采用了數(shù)學模糊集合基礎(chǔ)上的頻率偏移主動式反孤島控制，與電網(wǎng)智能化軟件接并網(wǎng)。產(chǎn)品的主要技術(shù)特點如下：（1）項目的技術(shù)原理如圖所示：（2）九電平完美無諧波IGBT開關(guān)拓撲電路功率模塊圖：（3）功率模塊及并網(wǎng)運行主控制器：（4）智能化軟啟動連接及反孤島控制部分： 本項目裝置采用人工智能化主動式頻率負偏移方式，此方法可使裝置具有良好的反孤島效應，其對應的電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流及其基波波形如下： 項目的關(guān)鍵技術(shù) 本項目裝置采用了變基準疊加技術(shù)的九電平完美無諧波IGBT開關(guān)拓撲電路功率模塊?，F(xiàn)有的逆變器往往采用多重化技術(shù)，即在原有的兩電平的基礎(chǔ)上串并聯(lián)多個元器件而形成的。當元器件串、并聯(lián)連接時，輸出電流、電壓要滿足元器件承受電流、電壓的要求，電路的復雜程度常常易造成元件的損壞。從系統(tǒng)可靠性的角度來說，它們都很難保證系統(tǒng)的可靠運行。同時由于控制系統(tǒng)復雜，輸出波形也較差，常常造成較嚴重的各次諧波。另外，串并聯(lián)器件的動態(tài)電阻和極電容不同也會使控制電路復雜，損耗增加。同時器件的串聯(lián)對觸發(fā)電路的要求也大大的提高。要盡量做到串聯(lián)器件同時導通或斷開，否則，由于各器件開斷時間不一，承受電壓不均，會導致器件損壞，甚至整個裝置崩潰。裝置采用了上述模塊與傳統(tǒng)模塊相比，具有以下幾點優(yōu)勢：（1）本裝置利用低電壓、小功率的絕緣柵雙極三極管IGBT開關(guān)的組合實現(xiàn)了大功率高電壓逆變裝置的開關(guān)網(wǎng)絡拓撲電路模塊。（2）本裝置的輸出電壓波形為九電平完美無諧波，其總體諧波畸變率（THD）的各項指標均滿足IEEE 5191992的要求。（3）本裝置電路模塊易于控制，可用脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制方式去完成系統(tǒng)的無功功率分布，進而達到使系統(tǒng)功率因數(shù)趨于1的目的。（4）通過控制裝置開關(guān)組合，進而控制向電網(wǎng)輸入的電流電壓，使其呈現(xiàn)各種各樣的波形，以滿足電網(wǎng)的需要。（5）與傳統(tǒng)的多重化電路比較：若輸出九電平波形，多重化電路需要采用4個兩電平模塊，而每模塊至少需4個開關(guān)，故每相至少需要4*4=16個絕緣柵雙極三極管IGBT開關(guān)。而本裝置的網(wǎng)絡拓撲電路模塊采用了疊加技術(shù)，每相只需8個開關(guān)，為保證在低頻低壓運行時仍可輸出九電平電壓波形，需再加2個IGBT開關(guān)作為直流斬波器，共10個開關(guān)，故本裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于控制，設(shè)備故障幾率低，能節(jié)約大量的成本費用。 九電平開關(guān)操作及并網(wǎng)運行主控制器可以通過檢測開關(guān)狀態(tài)避免IGBT開關(guān)的混疊，可提高其可操作性。目前，很多光伏發(fā)電逆變裝置使用的控制器，在電力開關(guān)進行切換或操作時，多采用延時的方法避免開關(guān)的混疊。由于各種逆變裝置所使用的電力開關(guān)特性的差異，以及被控制系統(tǒng)狀態(tài)的不斷變化，所有開關(guān)的關(guān)斷狀態(tài)不盡相同，這種不經(jīng)過嚴格檢測IGBT開關(guān)狀態(tài)的方法極易造成IGBT開關(guān)的誤操作，導致開關(guān)不正常發(fā)熱及損壞，甚至對電力系統(tǒng)造成更加嚴重的影響。因此，現(xiàn)有的大功率光伏發(fā)電逆變裝置具有故障率高的缺陷。本裝置解決了上述技術(shù)難點，通過檢測開關(guān)狀態(tài)達到提高IGBT開關(guān)的可靠性和易操作性。 項目工藝特點并網(wǎng)光伏逆變器的散熱片、IGBT模塊、驅(qū)動電路板、檢測保護電路板以及DSP主控板之間裝配圖，本裝置在工藝上充分考慮了裝置的安全性、裝配的合理性以及一體化架構(gòu)。 與現(xiàn)有技術(shù)比較所具有的優(yōu)勢公司產(chǎn)品與其他公司產(chǎn)品比較：序號對比項目本公司裝置北京索英電氣技術(shù)有限公司南京冠亞電源設(shè)備有限公司1孤島運行模糊邏輯主動式反孤島主動式反孤島主動式反孤島2控制回路簡化簡化較簡化3輸出波形質(zhì)量完美無諧波少量諧波少量諧波4額定功率1MW500KW500KW5控制方法人工智能模糊邏輯控制不詳不詳6開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)變基準疊加技術(shù)多重化技術(shù)多重化技術(shù)7最高轉(zhuǎn)換效率97%95%95%本項目裝置采用國際先進的九電平變基準疊加PWM技術(shù)控制IGBT功率模塊，并采用模糊集合基礎(chǔ)上的頻率負偏移主動式反孤島控制，與電網(wǎng)智能化軟連接并網(wǎng)運行。與傳統(tǒng)的逆變裝置相比，技術(shù)上有了許多優(yōu)勢，如：裝置實現(xiàn)了真正意義上的高壓大功率并網(wǎng)，裝置采用了輸出電壓諧波含量很低、融入智能化軟啟動連接并網(wǎng)等技術(shù)，逆變效率可高達97%。 該項目技術(shù)的突破對行業(yè)技術(shù)進步的重要意義和作用目前，國內(nèi)主要的逆變裝置主要采用三電平或多電平的多重化技術(shù)，三電平電平數(shù)目少，波形質(zhì)量較差，諧波成分含量較多；而多重化需要的IGBT比較多，且元件失效率較高。我公司研制成功的光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用了九電平變基準疊加技術(shù)控制九電平IGBT開關(guān)網(wǎng)絡拓撲電路功率模塊，實現(xiàn)用小容量的IGBT控制大功率的逆變裝置，輸出的波形質(zhì)量好，降低對電抗器的技術(shù)要求。同時，裝置所使用的IGBT比原來少一半，且管子的使用壽命長，降低成本。本項目產(chǎn)品采用的九電平變基準疊加技術(shù)，突破了傳統(tǒng)技術(shù)瓶頸，該技術(shù)可廣泛應用于逆變器、變頻器中，可實現(xiàn)各個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗及新能源產(chǎn)業(yè)的降低成本，有著廣闊的應用前景。本項目技術(shù)可達國際先進水平，該項目的完成，不僅使得本公司的產(chǎn)品上升了一個新的臺階，其關(guān)鍵技術(shù)將引領(lǐng)國內(nèi)相關(guān)技術(shù)跨入一個新的階段。七 建設(shè)方案 項目建設(shè)方案建設(shè)規(guī)模：， 其中， ， 。建設(shè)內(nèi)容：租賃山西合創(chuàng)電力科技有限公司新建16層合創(chuàng)大廈第3層作為項目的建設(shè)地點，無新增土建。 新增生產(chǎn)設(shè)備：52臺（套）， 封裝設(shè)備：8臺（套），質(zhì)量檢驗設(shè)備：119臺（套），通用設(shè)備：50臺（套）。投資估算：生產(chǎn)設(shè)備：， 封裝設(shè)備：， 質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備：，通用設(shè)備：，安 裝 費：，預備費用：，其他費用：，鋪底流動資金：。建設(shè)目標：年產(chǎn)90套光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變裝置建設(shè)周期：2010年06月－2011年12月 達產(chǎn)70％：2011年01月－2011年12月 以后達產(chǎn)100％建設(shè)概況：1. 土建：本項目建設(shè)采用租賃廠房的形式，不安排土建工程；2. 設(shè)備、儀器等：新增生產(chǎn)設(shè)備52臺（套），封裝設(shè)備8臺（套），質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備119臺（套）和通用設(shè)備50臺（套）。建設(shè)目標：年產(chǎn)光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變裝置90套。建設(shè)地點：項目建設(shè)地點為太原高新區(qū)長治南路合創(chuàng)科技園。 工藝路線及設(shè)備選型方案 生產(chǎn)工藝特點及流程本項目產(chǎn)品的生產(chǎn)過程需要充分考慮元器件的精密性、模塊的標準化以及產(chǎn)品工藝的復雜性。在公司ISO9001質(zhì)量管理體系和ERP信息管理系統(tǒng)的推進下，公司在產(chǎn)品研發(fā)、工藝設(shè)計和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)進程中，盡量采用新技術(shù)的成功經(jīng)驗，提高工藝裝備的制造水平，公司現(xiàn)具備了本項目產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化能力。產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝分為硬件生產(chǎn)和軟件生產(chǎn)。硬件部分基本生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟，由公司運營生產(chǎn)中心承接生產(chǎn)任務。硬件生產(chǎn)方式：功率元器件從國外伙伴公司購買，本項目培訓專職生產(chǎn)人員掌握多層疊裝三維立體封裝技術(shù)，完成九電平IGBT開關(guān)拓撲電路功率模塊的封裝環(huán)節(jié)，如機柜等技術(shù)含量低的部分采用外協(xié)定制，其他硬件部分生產(chǎn)工藝較為成熟，由生產(chǎn)中心完成，這樣可最大限度地降低生產(chǎn)成本，有利于減少初期投資。裝置的控制軟件部分是技術(shù)的核心，從開發(fā)、測試、生產(chǎn)、升級和服務等有嚴格的管理制度和流程，由公司技術(shù)中心負責。面板處理加工檢測電路板調(diào)試部件組裝軟硬件集成部件調(diào)試整機組裝整機調(diào)試檢驗入庫包裝銷售原材料、機箱購入功率元器件購入檢驗檢驗材料庫元器件庫下料封裝、焊接生產(chǎn)工藝流程圖 設(shè)備選型需要考慮的因素（1）設(shè)備生產(chǎn)率與質(zhì)量專用設(shè)備的生產(chǎn)率與質(zhì)量關(guān)系到生產(chǎn)出產(chǎn)品效率及質(zhì)量，高效率的產(chǎn)品的主要特點是：高速化、自動化、電子化。設(shè)備的高速化使得設(shè)備的生產(chǎn)加工速度、化學反應速度、運算傳遞速度大大加快，從而提高了設(shè)備生產(chǎn)率。自動化、電子化可以極大地提高設(shè)備的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量，取得良好的經(jīng)濟效果。（2）工藝性及可靠性專用設(shè)備需要滿足生產(chǎn)工藝要求的能力，要求設(shè)備操作方便，控制靈活，要求對生產(chǎn)批量大的設(shè)備提高其自動化程度。同時，要確保設(shè)備的可靠性精度、準確度的保持性、零件耐用性、安全可靠性等。在使用中應達到的準確、安全與可靠。（3）安全性 在設(shè)備運行過程中，需考慮設(shè)備生產(chǎn)中安全性。注意設(shè)備結(jié)構(gòu)是否先進，組裝是否合理、牢固，是否安裝有防止設(shè)備事故的各種安全裝置。（4）經(jīng)濟性 選擇設(shè)備經(jīng)濟性的要求有：最初投資少、生產(chǎn)效率高、耐久性長、能耗及原材料損耗少、維修及管理費用少、節(jié)省勞動力等。（5）環(huán)保性 另外，還應該考慮設(shè)備的噪聲和排放的有害物質(zhì)對環(huán)境的污染要符合有關(guān)規(guī)定的要求，選擇不排放或少排放工業(yè)廢水、廢氣、廢渣的設(shè)備，或者是選擇那些配備有相應治理“三廢”附屬裝置的設(shè)備。在選擇設(shè)備時，從公司的實際出發(fā)，對各種因素統(tǒng)籌兼顧，全面地權(quán)衡利弊。公司設(shè)備管理部門，對設(shè)備進行技術(shù)經(jīng)濟等各方面的綜合研究和全面評價，為公司本項目的產(chǎn)業(yè)化建設(shè)選擇最佳的設(shè)備。 主要設(shè)備的選型方案（1）設(shè)備市場信息的收集和預選本建設(shè)項目產(chǎn)品是高科技產(chǎn)品，需要增加較多的生產(chǎn)設(shè)備和檢測儀器。在設(shè)備儀器的選型上，廣泛收集國內(nèi)外市場上的設(shè)備信息，如產(chǎn)品目錄、產(chǎn)品樣本、銷售人員上門提供的情況、有關(guān)專業(yè)人員提供的情報、從產(chǎn)品展銷會收集的情報以及網(wǎng)上信息等。并把這些信息加以整理、分析。 （2）根據(jù)市場信息進行關(guān)鍵大型設(shè)備的招投標 對大型設(shè)備的采購采用招投標的方式，公司出具所要求的標準需求，招標公司出具招標文件，與招標公司協(xié)同完成設(shè)備的招投標工作。 （3）選定供貨單位與中標單位進行聯(lián)系和調(diào)查訪問，較詳細地了解產(chǎn)品的各種技術(shù)參數(shù)（如精度、性能、功率等）、附件情況、貨源多少、價格和供貨時間以及產(chǎn)品在用戶和市場上的反映情況、制造廠的售后服務質(zhì)量和信譽等（針對價格較低的設(shè)備，則不采取招投標方式）。向設(shè)備制造廠提出具體訂貨要求，必要時再到制造廠和用戶進行深入了解，與制造廠磋商按產(chǎn)品零件進行性能試驗。 儀器、設(shè)備清單（1）生產(chǎn)線：新建1條組裝生產(chǎn)線，需生產(chǎn)設(shè)備52臺（套）；新建1條模塊封裝生產(chǎn)線，需封裝設(shè)備8臺（套）。（2）質(zhì)量檢測設(shè)備：119臺（套）（3）通用設(shè)備：50臺（套）表7－1 新增生產(chǎn)設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量單價（萬元）總價（萬元）擬購買廠家1LD300上料機臺1杭州天港物資有限公司2半自動絲印機臺1杭州天港物資有限公司3CP45FV貼片機臺1深圳華宏發(fā)實業(yè)有限公司4CP45F貼片機臺1深圳華宏發(fā)實業(yè)有限公司5喂料機臺1深圳恒升鑫機電設(shè)備有限公司6接駁臺臺2深圳恒升鑫機電設(shè)備有限公司7UL300下料機臺1杭州天港物資有限公司8打包機臺1無錫蘇德試驗設(shè)備有限公司9雙層測試工作臺套1無錫蘇德試驗設(shè)備有限公司10自動裝配流水線套1無錫蘇德試驗設(shè)備有限公司11PCB制板機臺1無錫蘇德試驗設(shè)備有限公司12防潮箱臺5北京奧特電子設(shè)備有限公司13焊錫膏攪拌機臺5北京奧特電子設(shè)備有限公司14臺式自動剝線機臺5北京奧特電子設(shè)備有限公司15漆包線刮漆機臺5北京奧特電子設(shè)備有限公司16電阻、電容電子組裝工具臺6北京奧特電子設(shè)備有限公司17剝皮扭線機XC180臺6北京奧特電子設(shè)備有限公司18皮帶輸送機臺2深圳天絡順自動化設(shè)備有限公司19包裝機（裝箱、貼標等）套4大連佳林設(shè)備制造有限公司20全自動封箱機臺2江都盛華高壓電氣設(shè)備廠合計臺（套）52 表7－2 新增封裝設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量單價（萬元）總價（萬元）擬購買廠家1焊接探傷機臺1上海京工實業(yè)有限公司2超聲波焊接測試儀臺1上海京工實業(yè)有限公司3硅凝膠注膠機臺1江都盛華高壓電氣設(shè)備廠4環(huán)氧樹脂注膠機臺1江都盛華高壓電氣設(shè)備廠5絕緣局部放電試驗系統(tǒng)臺1江都盛華高壓電氣設(shè)備廠6噴膠機臺1瑞安博納機械有限公司7外殼點膠機臺1上海韻罡自動化科技有限公司8回流焊機臺1招投標方式購買合計臺（套）8表7－3 新增質(zhì)量檢測設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量單價（萬元）總價（萬元）擬購買廠家1高頻多路示波器臺8招投標方式購買2繼電保護測試仿真系統(tǒng)臺3武漢高壓電氣有限公司3毫秒表臺8山西四環(huán)儀器儀表有限公司4高精度相角表臺8山西聯(lián)翔科技有限公司5CT/PT測試儀臺6招投標方式購買6瞬變干擾實驗臺套