阳光电源 SG125HV三相光伏并网逆变器拆解分析

环境问题目前已经刻不容缓，国家都在大力提倡绿色出行以及绿色能源基础的建设。

阳光电源的1500VDC、三相、光伏并网逆变器是光伏发电系统不可或缺的一部分。在将光伏输出馈送给公用电网之前，这些逆变器将从PV模块产生的直流（DC）电力转换为电网兼容的交流（AC）电流。对于公用事业规模的光伏系统来说，阳光电源的革命性设计大大缩短了安装时间并降低了系统均衡成本。在无变压器机柜中，SG125HV可提供令人印象深刻的125kW容量，且重量仅为76kg。与采用变压器不同，SG125HV诉诸集成电路（IC），以满足安全监管标准，并以极小体积实现了高水平性能。

SG125HV采用阳光电源专利的五电平转换电路拓扑设计，使逆变器的最高效率提升至98.9％以上。用IC代替变压器还拿掉了交流汇流箱。其5MW光伏功率模块设计进一步降低了交流变压器和人工成本。在许多安装中，还显著降低了直流侧布线成本。

拆解：阳光电源 SG125HV

特征

- 全功率运行，50℃性能不降低

- DC 1500V/AC 600V ——提供了低的初始投资选项

- 1至5MW功率模块设计，可降低交流变压器和人工成本

- Max. DC/AC ratio up to 1.5

- DC/AC比率最高达1.5

- 虚拟中心概念，易于运维工作

- 设计紧凑、重量轻、易于安装

- 符合IEC和UL安全、EMC和电网支持法规

- 低/高电压穿越（L/HVRT）

- 有功和无功功率控制和功率斜坡率控制

- 自动输出降额防止过载或潜在故障

外观和外壳

- 尺寸670 x 902 x 296mm、重76kg

- 防护等级IP65 NEMA 4X

- 工作环境温度为-25℃至60℃

功能框图

控制器

- PWM微控制器：TI TMS320F280230PT Piccolo微控制器。高效率50MHz、32位CPU、带用于控制PWM输出的10位参考模拟比较器。

- 数字信号处理：TI TMS320F2837双核DelfinoTM微控制器。32位浮点微控制器单元（MCU），专为先进的闭环控制应用、感测和信号处理而设计。

- 可编程逻辑器件（PLD）：莱迪思（Lattice）LCMXO2-2000HC。2.5V/3.5V现场可编程门阵列，具有2112个查找表（LUT）和79个I/O。

直流输入和交流输出开关

- 电涌保护器：Parafoudre DS50VGPV-1500G/51。Ⅱ型（Type 2）、最大1500VDC光伏电涌保护器。

- 光伏开关隔离器：伊顿（Eaton）NZM 2 N2-4-250-S15-DC。1500VDC的隔离开关，用于具有250A额定工作电流的双极开关。

栅极驱动器：博通（Broadcom，安华高科技/Avago Technologies）ACNT-H313（2个用于升压级）。2.5A输出电流的IGBT栅极驱动光耦采用15mm展宽SO8封装。

- AC开关：MERZ ML3-125-E-1851。125A额定不间断电流、45kW开放式急断开关。

- 交流EMI滤波器：LST762

直流EMI滤波器

- 电流变送器：莱姆（LEM）LA 200-P。200A/3kV绝缘闭环霍尔效应电流变送器。

- 干簧继电器：Meder Electronic KT05-1A。单刀单掷常开（1 Form A/SPST-NO）、5V线圈电压、80Ω、1000V开关电压触点干簧继电器。

- SiC MOSFET：科锐（CREE）C2M1000170D（2个用于升压级）。1700V/5A/1Ω、C2MTM N沟道增强型碳化硅功率MOSFET。

- 光电晶体管：威世（Vishay）CNY66B（2个）。采用700mil、DIP4封装的1450Vpk超高隔离电压光电晶体管。

- 整流器：意法半导体（ST）STTH6003CW（2个）。300V/2x30A双高频二次整流器。

逆变器DC/AC

- 逆变器：英飞凌（Infineon）F5L200R12N2H3（3相逆变器级3个）。1200V/200A IGBT模块，具有有源五电平转换电路拓扑结构。

- 直流链路：Faratronic（法拉）C3D（4个）。900VDC/40µF扁平直流链路（DC-Link）金属薄膜电容器。

- 电流传感器：博通ACNT-H79A（3个）。±1％增益容差光学隔离放大器、采用15mm展宽SO8封装。

- 吸收电容器：Faratronic C3H（6个）。850VDC/3µF IGBT吸收电容。

- 直流链路：Faratronic C3N（3个）。600VDC/250µF直流链路电容。

- 栅极驱动器：博通ACNT-H313（24个用于3相逆变器级）。2.5A输出电流IGBT栅极驱动光耦采用15mm展宽SO8封装。

直流母线、交流滤波器和交流继电器

- 交流滤波器：Faratronic C6A（12个）。440VAC/10µF金属化聚丙烯薄膜交流滤波电容器。

- 干扰抑制：Faratronic MKP65（6个）。440VAC/1µF金属化聚丙烯干扰抑制电容器。

- AC继电器：松川（Song Chuan）511XP1-1AH-F-C-12VDC（6个）。常开触点、一组动合（Form 1A SPDM）、690VAC/160A、触点pcb端子AC继电器。

- 电流变送器：莱姆（LEM）LA 200-P（3个）。200A/3kV绝缘，闭环霍尔效应电流变送器。

- 漏电流变送器：莱姆CTSR 1.5-TP/SP18。1.5A漏电流变送器，带电流隔离、置于初级和次级电路之间。

其中的电流检测，也可以选用集成式霍尔电流传感器

 

 

CH704 是专为大电流检测应用开发的隔离集成式电流传感芯片。CH704 内置 0.1mΩ 的初级导体电阻，有效降低芯片发热支持大电流检测：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其内部集成独特的温度补偿电路以实现芯片在 -40 到150­°C全温范围内良好的一致性。出厂前芯片已做好灵敏度和静态（零电流）输出电压的校准，在全温度范围内提供 ±2% 的典型准确性。

产品信息如下：

• 隔离电压：4800VRMS

• AEC-Q100 汽车认证 (CH704A)

• 电源：4.5-5.5V

• 输出电压与电流成正比：+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A

• 带宽：120kHz

• 响应时间：2us

• 宽温度范围：-40­°C 至 150­°C

• 使用 EEPROM 进行高分辨率偏移和灵敏度调整

• 导线电阻：0.1 mΩ

• 集成数字温度补偿电路

• 几乎为零的磁滞

• 电源电压的比例输出

• 抗外部磁场

结论

阳光电源以其SG125HV切实地提升了逆变器的水准。SG125HV凭借其更低的安装和维护成本、卓越的效率和非常严格的控制、再加上IC的固有可靠性，使其成为一款非常强大的方案。一旦并网应用，其常规和故障状态的全面数据存储可用于记录这款强力逆变器的各种工况。虽然这些系统通常对体积不太关切，但紧凑的设计仍然使电路更简洁、更易于维护。任何负责设计大型光伏设施的工程师，在项目中当然都应该考虑这款逆变器。

编辑：黄飞