項(xiàng)目背景
北京辰源創(chuàng)新電力技術(shù)有限公司(簡稱辰源創(chuàng)新)主要從事電力行業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)，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(lǐng)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(chǎn)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(chǎn)品。2012年4月，作為西門子(中國)有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域驅(qū)動技術(shù)集團(tuán)大型傳動部的系統(tǒng)集成商，北京辰源生產(chǎn)的CS 500光伏逆變器在國網(wǎng)電力科學(xué)研究院國家能源太陽能發(fā)電研發(fā)(實(shí)驗(yàn))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(qū)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(zhuǎn)換成可以并網(wǎng)發(fā)電的交流電的設(shè)備，是光伏發(fā)電站的主要核心設(shè)備，其內(nèi)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(chǎn)品的應(yīng)用
2010年8月，西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域大型傳動部向辰源創(chuàng)新介紹Sinamics S120產(chǎn)品，辰源創(chuàng)新根據(jù)其自身在光伏領(lǐng)域的積累的技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)和市場需求，公司決定使用Sinamics S120產(chǎn)品研發(fā)光伏逆變器。Sinamics S120這款產(chǎn)品在未進(jìn)入光伏新能源行業(yè)之前就已應(yīng)用到大功率變頻器，海上平臺等工業(yè)項(xiàng)目，但因?yàn)楣夥孀兤髋c普通逆變器不同，它不是驅(qū)動電機(jī)，而是并網(wǎng)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(chǎn)品是在內(nèi)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(jù)用戶自行配置的模塊化的驅(qū)動系統(tǒng)，S120 ALM 可四象限運(yùn)行，根據(jù)用戶參數(shù)設(shè)置的不同可以工作在整流或逆變方式。SinamicsS120產(chǎn)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(wǎng)接口，可以輕松實(shí)現(xiàn)與西門子的其它工業(yè)產(chǎn)品通訊。值得一提的是該產(chǎn)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(shè)備中容易受干擾的問題。
Sinamics S120產(chǎn)品應(yīng)用到光伏逆變器中至少應(yīng)該包含以下產(chǎn)品：
ALM：有源整流裝置(Active Line Module)，它實(shí)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(nèi)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(dá)到3%以下;
CU320-2：控制器(Control Unit)，負(fù)責(zé)整個逆變器的配置、參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)的運(yùn)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(wǎng)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(guān)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(quán)。
Sinamics S120光伏產(chǎn)品V4.4具備了被動/主動防孤島功能、低電壓穿越和無功調(diào)節(jié)的功能，在使用中需要根據(jù)不同實(shí)際情況加以設(shè)置或編程。
防孤島功能：激活電網(wǎng)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(hù)后S120報F06851故障停機(jī);
低電壓穿越功能：激活電網(wǎng)動態(tài)支持功能(P5501=1)，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)跌落時，電網(wǎng)電壓超出允許值范圍，則按照設(shè)定曲線補(bǔ)償無功電流大小，因?yàn)椴⒕W(wǎng)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(wǎng)恢復(fù)，電網(wǎng)恢復(fù)后，則增大有功電流，降低無功電流。如果電網(wǎng)電壓跌落后實(shí)際電壓值和跌落時間都超出了國家標(biāo)準(zhǔn)，則S120直接報F06850故障停機(jī);
防孤島和低電壓穿越同時激活：電網(wǎng)電壓出現(xiàn)跌落時，電網(wǎng)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(shè)定曲線補(bǔ)償無功電流大小，因?yàn)椴⒕W(wǎng)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(wǎng)恢復(fù)，電網(wǎng)恢復(fù)后，則增大有功電流，降低無功電流。如果電網(wǎng)電壓跌落后實(shí)際電壓值和跌落時間都超出了國家標(biāo)準(zhǔn)，則S120直接報F06850故障停機(jī);
無功調(diào)節(jié)功能：編寫DCC程序直接修改參數(shù)P3610即可提供超前無功功率和滯后無功功率，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)可調(diào)。
效益及性能
2010年11月底，辰源創(chuàng)新研制完成了國內(nèi)首臺應(yīng)用該產(chǎn)品的500KW光伏并網(wǎng)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(wǎng)型逆變器確定型號為CS1000型，后續(xù)這兩款產(chǎn)品順利通過了國家的金太陽認(rèn)證測試。2012年4月，西門子全新智能型Sinamics S120產(chǎn)品系列集成的光伏逆變器首次通過國網(wǎng)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(yīng)用西門子的Sinamics S120開發(fā)的500KW和1MW光伏并網(wǎng)逆變器，解決了辰源創(chuàng)新大批量產(chǎn)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(diǎn)，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(zhuǎn)換設(shè)備標(biāo)準(zhǔn);
使用的硬件裝置是經(jīng)過各個工業(yè)領(lǐng)域多年驗(yàn)證的設(shè)備，以最優(yōu)化的設(shè)計保證高可靠性與長壽命，久經(jīng)驗(yàn)證，堅固耐用;
無變壓器、高電流密度設(shè)計，結(jié)構(gòu)極其緊湊，是目前國際上同功率產(chǎn)品中體積最小的產(chǎn)品之一;
目前國際領(lǐng)先的IGBT技術(shù)，系統(tǒng)測量元件采用高精度器件，精確的輸出電能計量;
強(qiáng)迫空冷，風(fēng)道式冷卻設(shè)計，在環(huán)境45攝氏度時仍然可以滿功率工作;
模塊化設(shè)計，所有模塊都可通過公共通信總線連接(如Drive-CliQ技術(shù));
完美的并網(wǎng)性能，最大功率時并網(wǎng)電流諧波小于2.5%，對電網(wǎng)無污染，無沖擊;
可實(shí)現(xiàn)最多4臺500KW逆變器同時并聯(lián)運(yùn)行，可選主從模式，不但便于光伏系統(tǒng)設(shè)計，更能為光伏電站發(fā)出更多的電能，極大的提高其經(jīng)濟(jì)效益;
采用觸摸屏操作，友好的人機(jī)界面設(shè)計，可更方便的監(jiān)控各種運(yùn)行參數(shù);
具有多種通訊接口，更便于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)整個電站的無人值守;
完善的保護(hù)和報警功能;
重量輕(整機(jī)1210Kg)，安裝與運(yùn)行費(fèi)用低廉。
在調(diào)試光伏逆變器的時候，必須要有直流電源，使用調(diào)壓器加二極管整流的方式可以實(shí)現(xiàn)，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(yù)充電為原有的交流預(yù)充電，用STARTER設(shè)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(wǎng)逆變器背靠背工作，非常方便設(shè)備的各種情況的調(diào)試，縮短了研發(fā)的時間。調(diào)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(jīng)理孫建波先生對西門子提供的產(chǎn)品和服務(wù)非常滿意：“西門子的產(chǎn)品種類非常全面，辰源與西門子配合形成整體效應(yīng)，讓用戶能夠更加放心地使用辰源的產(chǎn)品，有助于辰源開拓更為廣闊的市場。”
（轉(zhuǎn)載）
