逆变器后级电感坏了会怎样（逆变器的电感能换大吗）

SF5000L-H逆变器硬件设计说明

概述

SF5000L-H逆变器面对国内市场, 参考了XXX和XXX的样机布局, 最终确定选用H6拓扑, 前级2路MPPT升压. 输入电压范围60-520Vdc, 满载输入电压范围180-480V, 输出电压兼容220/230/240Vac, 50/60Hz系统. 防护等级IP65, 使用温度-25~ 60℃. 认证标准CQC.

硬件各部分设计说明

硬件共4款PCBA, 分别是主功率板, 控制板, 电源板和显示板. 其中主功率板除功率电路外, 还包含驱动, 通讯等功能电路. 以下主要按电路功能进行说明.

前级Boost

逆变器后级电感坏了会怎样,逆变器的电感能换大吗(1)

2路PV输入经EMC滤波后负极短在一起, 正极独立, 霍尔放在正极采电感电流. 输出汇入Bus.

PV输入低时, Boost开关管工作, 将Bus电压维持在380V左右. 当PV输入高时, Boost开关管不工作, Bus电压约等于PV电压. Boost开关频率18kHz.

功率管的选型:

每路PV输入电压最大520V, 电流平均值最大15A, 考虑纹波系数0.4, 则电流峰值15*(1 0.4/2)=18A. 开关管电压按1.2裕量, 电流按2倍裕量选取, 再综合考虑厂家的标准型号, FairChild的FGA40AN65SMD耐压650V, 100℃允许电流40A符合要求. 二极管在电压电流留取适当裕量之外, 还考虑公司现有型号, 选取5.8系列用FairChild的超快二极管RURG8060, 耐压600V, 72℃允许DC电流80A.

Boost电感设计

PV每路功率限定2700W, 最低满载电压180V, 则最大PV电流2700/180=15A. 纹波系数按经验取0.4,则电感电流峰值 15*(1 0.4/2)=18A, 发生在PV最低满载电压180V处. 此时占空比D=1-180/380=0.526. 电感感量 L=180*0.526/(18000*15*0.4)=0.87mH. 材质采用铁硅铝, 要考虑直流偏置特性变化较大, 15A时感量不应低于0.9mH.

输入电解电容的选型

最恶劣纹波电流发生在PV输入180V15A条件下, 假定电池板电压电流无波动, 电感电流纹波全来自输入电容.若要求纹波电流引起的电容电压波动不超过100mV, 则最小容值C=15*0.4/(0.1*8*18000)=417uF. 纹波电流有效值 Irms=15*0.4/√(12)=1.732A. 综合厂家实际情况选取NCC的550V/470uF的电解电容. 该470uF电容标称的允许纹波电流为2.03A(120Hz, 105℃), 高频低温时该标称值还有所放宽.

后级H6逆变

逆变器后级电感坏了会怎样,逆变器的电感能换大吗(2)

逆变电感设计

输出正弦电流最大值 5000/220*1.414=32A, 开关纹波系数按满载峰值处不超过0.3计算, 电感额定电流 32*(1 0.3/2)=37A. Bus电压最高点520V是电感电流最恶劣条件, 此时电感最小值 L=220*1.414*(1-220*1.414/520)/(32*0.3*18000)=720uH. 电感采用2颗铁硅铝材质的串联使用, 单颗电感感量在30A时应不小于400uH.

功率管的选型

功率管工作最高电压520V, 最大电流37A. 耐压按1.2倍裕量, 520*1.2=624V; 耐电流按2倍裕量选取, 37*2=74A 综合公司和厂家实际情况, IGBT选用Fairchild的FGA60N65SMD, 其标称电压650V, 100℃时耐电流60A. 二极管选用Boost同型号的RURG8060, 耐压600V, 72℃允许DC电流80A.

Bus电解电容的选型

单相逆变器在稳态时, Bus电容电压会有与输出功率大小相关的2倍工频的脉动. 若要求脉动电压不超过15V, 则最小容值 C=5000/2/2/3.14/50/10/380=1400uF. Bus电容上的纹波电流, 其一个开关周期内的表现近似于后级逆变开关产生的方波电流与前级Boost二极管上的方波电流叠加, 其市电周期有效值随输入电压的不同而变化. 经计算, 输出满载5kW, 不考虑损耗, 忽略Boost电感和逆变电感上的开关纹波(电感电流直流偏置很大时, 对电流有效值影响极小), 前级双路Boost工作条件一致, Bus参考电压设为380V的情况下, 其变化趋势如下图:

逆变器后级电感坏了会怎样,逆变器的电感能换大吗(3)