NB/T 42115-2017 中小功率燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組安全要求

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了往復(fù)式內(nèi)燃燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的500kW以下的中小功率交流工頻發(fā)電機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱“機(jī)組”）的總則、危害、安全>要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于500 kW以下的以天然氣、煤層氣、沼氣、瓦斯、頁(yè)巖氣、煤氣、秸稈氣等為燃料的陸用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。

《中小功率柴油機(jī)噪聲限值(GB14097-1999)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。

中小功率逆變電源是戶用獨(dú)立交流光伏系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)之一，其可靠性和效率對(duì)推廣光伏系統(tǒng)、有效用能、降低系統(tǒng)造價(jià)至關(guān)重要"_blank" href="/item/光伏/19958" data-lemmaid="19958">光伏專家們一直在努力開發(fā)適于戶用的逆變電源，以促使該行業(yè)更好更快地發(fā)展。

光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源的技術(shù)

逆變電源按變換方式可分為工頻變換和高頻變換。工頻變換是利用分立器件或集成塊產(chǎn)生50Hz方波信號(hào)，然后利用該信號(hào)去推動(dòng)功率開關(guān)管，利用工頻升壓變壓器產(chǎn)生220V交流電。這種逆變電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但由于電路結(jié)構(gòu)本身的缺陷，不適合于帶感性負(fù)載，如電冰箱、電風(fēng)扇、水泵、日光燈等。另外，這種逆變電源由于采用了工頻變壓器，因而體積大、笨重、價(jià)格高。主要用在大型太陽(yáng)能光伏電站。

20世紀(jì)70年代初期，20kHzPWM型開關(guān)電源的應(yīng)用在世界上引起了所謂“20kHz電源技術(shù)*”。這種變換思想當(dāng)時(shí)即被用在逆變電源系統(tǒng)中，但由于當(dāng)時(shí)的功率器件昂貴，且損耗大，高頻高效逆變電源的研究一直處于停滯狀態(tài)。到了80年代以后，隨著功率MOSFET工藝的日趨成熟及磁性材料質(zhì)量的提高，高頻變換逆變電源才走向市場(chǎng)。

高頻變換逆變電源是通過高頻DC/DC變換技術(shù)，先將低壓直流變?yōu)楦哳l低壓交流，經(jīng)過脈沖變壓器升壓后再整流成高壓直流。由于在DC/DC變換中采用了PWM技術(shù)，因而在此可得到一穩(wěn)定的直流電壓，利用該電壓可直接驅(qū)動(dòng)交流節(jié)能燈、白熾燈、彩電等負(fù)載。若對(duì)該高壓直流進(jìn)行類正弦變換或正弦變換，即可得到220V、50Hz類正弦波交流電或220V、50Hz正弦波交流電。這種逆變器由于采用高頻變換（現(xiàn)多為20kHz～200kHz），因而體積小、重量輕，再由于采用了二次調(diào)寬及二次穩(wěn)壓技術(shù)，因而輸出電壓非常穩(wěn)定，負(fù)載能力強(qiáng)，性能價(jià)格比高，是可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中首選產(chǎn)品。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的中小交流光伏系統(tǒng)中得到普遍的使用，但在國(guó)內(nèi)，由于技術(shù)方面的原因及市場(chǎng)的混亂，一些逆變電源廠家一直在推廣工頻變換逆變電源，有的為了降低成本甚至使用低硅硅鋼片，這樣的逆變電源充斥市場(chǎng)，使得交流光伏系統(tǒng)的綜合成本升高，將會(huì)阻礙交流光伏系統(tǒng)的推廣，這對(duì)行業(yè)的發(fā)展是很不利的。

國(guó)內(nèi)高頻變換中小功率逆變電源存在問題分析

a．可靠性

高頻變換中小功率逆變電源存在的問題主要是可靠性不高。我們多年的研究、生產(chǎn)及使用說明：影響高頻變換中小功率逆變電源壽命的主要因素有電解電容器、光電耦合器及磁性材料。

實(shí)踐證明：追求壽命的延長(zhǎng)要從設(shè)計(jì)方面著手，而不是依賴于使用方。降低器件的結(jié)溫，減少器件的電應(yīng)力，降低運(yùn)行電流及采用優(yōu)質(zhì)的磁性材料等措施可大大提高其可靠性。國(guó)內(nèi)之所以有人對(duì)高頻變換逆變電源的可靠性產(chǎn)生懷疑，一個(gè)重要的原因是一些廠家為了降低成本而仍使用70年代研制的第一代磁性材料，如TDK的H35、FDK的H45等，由于這種磁性材料的飽和磁通密度及居里溫度點(diǎn)較低，因而在功率較大時(shí)長(zhǎng)時(shí)間使用極易出故障。我們使用80年代中后期研制的第三代磁性材料，如TDK的H7C4、FDK的H63B和H45C、西門子的N47和N67，不但能有效地提高轉(zhuǎn)換效率，而且大大提高了逆變電源可靠性。事實(shí)上，彩電及計(jì)算機(jī)中使用的開關(guān)電源也證明了高頻變換方式的可靠性。用戶的長(zhǎng)時(shí)間使用也證明了我們生產(chǎn)的高頻變換中小功率逆變電源具有高的可靠性和效率，完全可與MASTERVOLT等大公司的產(chǎn)品相媲美。

b．效率

要提高逆變電源的效率，就必須減小其損耗。逆變電源中的損耗通?？煞譃閮深悾簩?dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。導(dǎo)通損耗是由于器件具有一定的導(dǎo)通電阻Rds，因此當(dāng)有電流流過時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一定的功耗，損耗功率Pc由下式計(jì)算：Pc=I2×Rds。在器件開通和關(guān)斷過程中，器件不僅流過較大的電流，而且還承受較高的電壓，因此器件也將產(chǎn)生較大的損耗，這種損耗稱為開關(guān)損耗。開關(guān)損耗可分為開通損耗、關(guān)斷損耗和電容放電損耗。

開通損耗"para" label-module="para">

關(guān)斷損耗"para" label-module="para">

電容放電損耗"para" label-module="para">

總的開關(guān)損耗"para" label-module="para">

式中：Ip為器件開關(guān)過程中流過的電流最大值；

Vp為器件開關(guān)過程中承受的電壓最大值；

ts為開通關(guān)斷時(shí)間；

f為工作頻率；

Cds為功率MOSFET的漏源寄生電容。

現(xiàn)代電源理論指出：要減小上述這些損耗，就必須對(duì)功率開關(guān)實(shí)施零電壓或零電流轉(zhuǎn)換，即采用諧振型變換結(jié)構(gòu)。

光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源的發(fā)展展望

可以參考:

光伏并網(wǎng)逆變器 使用說明書 >

隨著諧振開關(guān)電源的發(fā)展，諧振變換的思想也被用在逆變電源系統(tǒng)中，即構(gòu)成了諧振型高效逆變電源。該逆變電源是在DC/DC變換中采用了零電壓或零電流開關(guān)技術(shù)，因而開關(guān)損耗基本上可以消除，即使當(dāng)開關(guān)頻率超過1MHz以上后，電源的效率也不會(huì)明顯降低。實(shí)驗(yàn)證明：在工作頻率相同的情況下，諧振型變換的損耗可比非諧振型變換降低30%～40%。諧振型電源的工作頻率可達(dá)500kHz到1MHz。

另外值得注意的是，光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源的研究正朝著模塊化方向發(fā)展，即采用不同的模塊組合，就可構(gòu)成不同的電壓、波形變換系統(tǒng)。

毫無疑問，光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源會(huì)采用高頻變換電路結(jié)構(gòu)。在一些技術(shù)細(xì)節(jié)上，也會(huì)有別于其它場(chǎng)合使用的逆變電源，如除了追求高可靠、高效率外，還應(yīng)針對(duì)光伏行業(yè)的特點(diǎn)，將控制、逆變有效地合二為一，即光伏逆變電源在設(shè)計(jì)上應(yīng)具有過壓、欠壓、短路、過熱、極性接反等保護(hù)功能。這樣做不但降低了系統(tǒng)的造價(jià)，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。

KACO逆變器多重串聯(lián)型

多重串聯(lián)型逆變器應(yīng)用于電動(dòng)汽車有諸多優(yōu)點(diǎn)。串聯(lián)結(jié)構(gòu)輸出電壓矢量種類大大增加，增強(qiáng)了控制的靈活性，提高了控制的精確性；同時(shí)降低了電機(jī)中性點(diǎn)電壓的波動(dòng)。逆變器的旁路特點(diǎn)可提高充電和再生制動(dòng)控制的靈活性。

隨著人們對(duì)城市環(huán)境的日益關(guān)切，電動(dòng)汽車的發(fā)展得到了一個(gè)難得的機(jī)遇。在城市交通中，電動(dòng)大客車由于載量大，綜合效益高，成為優(yōu)先發(fā)展的對(duì)象。電動(dòng)大客車大都采用三相交流電機(jī)，由于電機(jī)功率大，三相逆變器中的器件需要承受高電壓和大電流應(yīng)力的作用，較高的dv/dt又使電磁輻射嚴(yán)重，并且需要良好的散熱。

而采用多重串聯(lián)型結(jié)構(gòu)的大功率逆變器則降低了單個(gè)器件承受的電壓應(yīng)力，降低了對(duì)器件的要求；降低了dv/dt值，減少了電磁輻射，器件的發(fā)熱也大大減少；由于輸出電平種類增加，控制性能更好。

多重串聯(lián)型逆變器適用于大功率的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。采用多重串聯(lián)型結(jié)構(gòu)，可降低多個(gè)蓄電池串聯(lián)帶來的危險(xiǎn)，降低器件的開關(guān)應(yīng)力和減少電磁輻射。但需要的電池?cái)?shù)增加了2倍。

多重串聯(lián)型結(jié)構(gòu)輸出電壓矢量種類大大增加，從而增強(qiáng)了控制的靈活性，提高了控制的精確性；同時(shí)降低電機(jī)中性點(diǎn)電壓的波動(dòng)。為維持每組蓄電池電量的均衡，在運(yùn)行時(shí)需要確保電池的放電時(shí)間一致。通過旁路方式，可靈活地對(duì)蓄電池組充電，還可控制再生制動(dòng)的力矩。

KACO逆變器企業(yè)信息

KACO新能源公司是一家專業(yè)制造逆變器的公司，總部位于德國(guó)南部城市Neckasulm。公司第一大業(yè)務(wù)是各種光伏逆變器及相關(guān)配件的生產(chǎn)銷售，其次是為鐵路和工廠設(shè)計(jì)安裝能源供應(yīng)系統(tǒng)。同時(shí)，公司還為熱電發(fā)電站提供定制的設(shè)計(jì)方案和逆變器，有15000多個(gè)帶蓄電池的能源供應(yīng)系統(tǒng)正應(yīng)用于世界各地的鐵路運(yùn)輸設(shè)施。KACO公司是逆變器生產(chǎn)行業(yè)的世界領(lǐng)先企業(yè)，顧客包括西門子、阿爾斯通、龐巴迪等知名公司，并且已有超過10萬臺(tái)的并網(wǎng)逆變器銷往全球各地。前些年，KACO公司的客戶主要是本國(guó)的太陽(yáng)能和電能產(chǎn)品批發(fā)商，公司高達(dá)35%的產(chǎn)品都出口到世界其他國(guó)家和地區(qū)。KACO公司在美國(guó)、希臘、韓國(guó)均有分公司，在其他的重要市場(chǎng)地區(qū)也設(shè)立了銷售點(diǎn)，公司250多名員工共同致力于公司的發(fā)展并為我們的客戶提供熱忱的服務(wù)。

公司發(fā)展歷史

KACO公司歷史悠久，早在70年前，就開始從事電機(jī)斷路器（即逆變器的前身）的生產(chǎn)制造。1999年推出的首款無變壓器裝置逆變器，使KACO成為無變壓器裝置逆變器技術(shù)領(lǐng)域的先鋒，公司也由此邁向了太陽(yáng)能這一新能源行業(yè)。KACO公司不僅為鐵路和工廠提供強(qiáng)勁、穩(wěn)定的能源供給系統(tǒng)，而且也是全球逆變器的主要生產(chǎn)商之一。

1914年，公司以Kupfer-Absbest-Company Gustav Bach名字成立，是當(dāng)時(shí)德國(guó)第一家專門為自動(dòng)化行業(yè)生產(chǎn)環(huán)墊片的廠商。

1927年，公司擴(kuò)大了產(chǎn)品范圍，開始生產(chǎn)電子產(chǎn)品，并不斷改良、更新產(chǎn)品。

1940年，公司開始致力于斷路器和逆變器的研發(fā)制造。逆變器即一種將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置。

1944-1945年，重新建立因二戰(zhàn)而關(guān)閉的工廠。

1950年，KACO公司成為電機(jī)斷路器（逆變器的前身）制造行業(yè)的世界領(lǐng)先企業(yè)。

1953年，KACO公司制造出第一個(gè)半導(dǎo)體閘流管逆變器。

1994年，開始太陽(yáng)能領(lǐng)域的開發(fā)研究。

1999年，迅速發(fā)展的KACO GERATETECHNK 新研究成果中心獨(dú)立出來成為新的公司——KACO GERATETECHNK 有限責(zé)任公司。

2003年，KACO GERATETECHNK 有限責(zé)任公司遷至德國(guó)南部城市Neckarsulm。

2005年，在Erlenbach 建立新的配送和創(chuàng)新中心，并在Kassel設(shè)立新的研發(fā)中心。

2006年，在Neckarsulm建立新的生產(chǎn)基地，作為公司的第三個(gè)工廠。

2007年，在韓國(guó)設(shè)立專門的大型光伏逆變器研發(fā)小組。

2008年，設(shè)立新的配送中心并建立了第四個(gè)工廠。

2009年，公司更名為KACO新能源公司。