西門子助力辰源創(chuàng)新推動高效光能應用

辰源創(chuàng)新根據其自身在光伏領域的積累的技術研發(fā)基礎和市場需求，公司決定使用Sinamics S120產品研發(fā)光伏逆變器，應用西門子的Sinamics S120開發(fā)的500KW和1MW光伏并網逆變器，解決了辰源創(chuàng)新大批量產品交貨時限長、供貨期難以保障的問題。

項目背景

       北京辰源創(chuàng)新電力技術有限公司（簡稱辰源創(chuàng)新）主要從事電力行業(yè)相關業(yè)務，一直致力于發(fā)電廠綜合自動化及企業(yè)信息自動化研究開發(fā)。辰源創(chuàng)新與西門子合作已有8年之久，近幾年，辰源創(chuàng)新與西門子的合作逐漸深入到太陽能（光伏）發(fā)電領域，這對于西門子來說也是一種全新的嘗試，辰源創(chuàng)新研發(fā)生產的光伏逆變器的核心元器件如控制器單元、功率模塊單元等均采用西門子最新一代研發(fā)的產品。2012年4月，作為西門子（中國）有限公司工業(yè)業(yè)務領域驅動技術集團大型傳動部的系統(tǒng)集成商，北京辰源生產的CS 500光伏逆變器在國網電力科學研究院國家能源太陽能發(fā)電研發(fā)（實驗）中心順利通過低電壓穿越全功能測試，這是由西門子全新智能型Sinamics S120驅動系統(tǒng)集成的光伏逆變器首次通過該測試。

客戶需求

      光伏逆變器作為把太陽能電池板的發(fā)出的直流電轉換成可以并網發(fā)電的交流電的設備，是光伏發(fā)電站的主要核心設備，其內在核心配置的好壞和可靠性直接影響光伏電站的發(fā)電能力和效益。

西門子產品的應用

       2010年8月，西門子工業(yè)業(yè)務領域大型傳動部向辰源創(chuàng)新介紹Sinamics S120產品，辰源創(chuàng)新根據其自身在光伏領域的積累的技術研發(fā)基礎和市場需求，公司決定使用Sinamics S120產品研發(fā)光伏逆變器。Sinamics S120這款產品在未進入光伏新能源行業(yè)之前就已應用到大功率變頻器，海上平臺等工業(yè)項目，但因為光伏逆變器與普通逆變器不同，它不是驅動電機，而是并網發(fā)電，同時還要有低電壓穿越和防孤島功能等，所以西門子在這款產品是在內部軟件上做了特殊處理，可讓用戶縮短開發(fā)周期。

       Sinamics S120是一款可以根據用戶自行配置的模塊化的驅動系統(tǒng)，S120 ALM 可四象限運行，根據用戶參數設置的不同可以工作在整流或逆變方式。SinamicsS120產品功率共有300KW、630KW和900KW共3個等級。S120光伏逆變裝置的外部通訊接口有PROFIBUS、PROFINET和以太網接口，可以輕松實現與西門子的其它工業(yè)產品通訊。值得一提的是該產品自身的DRIVE-CLiQ通訊接口，該通訊接口可以高速安全的把功率單元、外部接口、采集單元，控制器連在一起，有效的解決了通訊在大功率設備中容易受干擾的問題。

Sinamics S120產品應用到光伏逆變器中至少應該包含以下產品：

• ALM：有源整流裝置（Active Line Module），它實際上就是把直流逆變成交流的光伏逆變單元；

• AIM：有源濾波裝置（Active Interface Module），與有源整流裝置配套，其內部集成的電抗器可以把逆變功率單元輸出的PWM波濾波成正弦波形，并把逆變系統(tǒng)的諧波含量達到3%以下；

• CU320-2：控制器（Control Unit），負責整個逆變器的配置、參數設置和系統(tǒng)的運行；

• VSM：電壓檢測模塊（Voltage Sensing Module），VSM不僅可以檢測S120光伏逆變裝置輸出電壓的幅值、頻率和相位，而且可以檢測電網電壓的幅值、頻率和相位；

• TM31：接口模塊（Terminal Module），此模塊包含有開關量輸入輸出和模擬量輸入輸出以及溫度輸入通道；

• CF卡：（Compact Flash），主要存儲Sinamics S120的專有軟件和授權。

       Sinamics S120光伏產品V4.4具備了被動/主動防孤島功能、低電壓穿越和無功調節(jié)的功能，在使用中需要根據不同實際情況加以設置或編程。

• 防孤島功能：激活電網監(jiān)控功能(P5541=1)，則同時激活主動防孤島（有源頻率偏移方法）和被動防孤島（監(jiān)控電壓范圍）功能，孤島保護后S120報F06851故障停機；

• 低電壓穿越功能：激活電網動態(tài)支持功能（P5501=1），電網電壓出現跌落時，電網電壓超出允許值范圍，則按照設定曲線補償無功電流大小，因為并網最大輸出電流（有功電流和無功電流總和）限制，低電壓時編寫DCC程序降低有功電流，保證低電壓時總的輸出電流不增大，支持電網恢復，電網恢復后，則增大有功電流，降低無功電流。如果電網電壓跌落后實際電壓值和跌落時間都超出了國家標準，則S120直接報F06850故障停機；

• 防孤島和低電壓穿越同時激活：電網電壓出現跌落時，電網電壓超出允許值范圍，由于低電壓穿越功能被激活則被動防孤島功能自動不被激活，那么按照設定曲線補償無功電流大小，因為并網最大輸出電流（有功電流和無功電流總和）限制，低電壓時編寫DCC程序降低有功電流，保證低電壓時總的輸出電流不增大，支持電網恢復，電網恢復后，則增大有功電流，降低無功電流。如果電網電壓跌落后實際電壓值和跌落時間都超出了國家標準，則S120直接報F06850故障停機；

• 無功調節(jié)功能：編寫DCC程序直接修改參數P3610即可提供超前無功功率和滯后無功功率，實現功率因數可調。

效益及性能

       2010年11月底，辰源創(chuàng)新研制完成了國內首臺應用該產品的500KW光伏并網逆變器，基于S120的并聯(lián)功能，同時快速的研發(fā)出1000KW的光伏并網型逆變器確定型號為CS1000型，后續(xù)這兩款產品順利通過了國家的金太陽認證測試。2012年4月，西門子全新智能型Sinamics S120產品系列集成的光伏逆變器首次通過國網低電壓穿越全功能測試，通過測試的便是晨源CS 500光伏逆變器。

      應用西門子的Sinamics S120開發(fā)的500KW和1MW光伏并網逆變器，解決了辰源創(chuàng)新大批量產品交貨時限長、供貨期難以保障的問題。Sinamics S120不僅具備高可靠性、高效率和高功率密度的特點，還具備以下功能和優(yōu)勢：

• 所有逆變器元器件都符合UL508C電力轉換設備標準；

• 使用的硬件裝置是經過各個工業(yè)領域多年驗證的設備，以最優(yōu)化的設計保證高可靠性與長壽命，久經驗證，堅固耐用；

• 無變壓器、高電流密度設計，結構極其緊湊，是目前國際上同功率產品中體積最小的產品之一；

• 目前國際領先的IGBT技術，系統(tǒng)測量元件采用高精度器件，精確的輸出電能計量；

• 強迫空冷，風道式冷卻設計，在環(huán)境45攝氏度時仍然可以滿功率工作；

• 模塊化設計，所有模塊都可通過公共通信總線連接（如Drive-CliQ技術）；

• 完美的并網性能，最大功率時并網電流諧波小于2.5%，對電網無污染，無沖擊；

• 可實現最多4臺500KW逆變器同時并聯(lián)運行，可選主從模式，不但便于光伏系統(tǒng)設計，更能為光伏電站發(fā)出更多的電能，極大的提高其經濟效益；

• 采用觸摸屏操作，友好的人機界面設計，可更方便的監(jiān)控各種運行參數；

• 具有多種通訊接口，更便于實現上位機網絡監(jiān)控，實現整個電站的無人值守；

• 完善的保護和報警功能；

• 重量輕（整機1210Kg），安裝與運行費用低廉。

        在調試光伏逆變器的時候，必須要有直流電源，使用調壓器加二極管整流的方式可以實現，但由于SinamicsS120本身還具有整流功能，所以在完成CS500逆變器的組裝后，改直流預充電為原有的交流預充電，用STARTER設置為回饋禁止，就可以把CS500逆變器變成一臺直流電源。用Sinamics S120改裝后的直流電源與CS500光伏并網逆變器背靠背工作，非常方便設備的各種情況的調試，縮短了研發(fā)的時間。調試過程中西門子記錄了輸出波形、諧波，使用泰克的示波器查看了Sinamics S120組裝完成后的500KW逆變器，其輸出波形很好，使用FLUK NORMA5000功率分析儀記錄了其諧波含量小于2.5%。

客戶反饋

       辰源創(chuàng)新總經理孫建波先生對西門子提供的產品和服務非常滿意：“西門子的產品種類非常全面，辰源與西門子配合形成整體效應，讓用戶能夠更加放心地使用辰源的產品，有助于辰源開拓更為廣闊的市場?！?/span>