Transienttien simulointi suuritehoisessa aurinkosähköinvertterissä

Abstract

Insinöörityön aiheena oli simuloida suuritehoisen aurinkosähköinvertterin EMC-testausta. Simuloitavat testit olivat IEC-standardien 61000-4-4 ja 61000-4-5 mukaiset transienttipurskeen ja syöksyaallon testit. Työ tehtiin ABB Oy:n Solar-yksikön toimeksiantona. Tarkoituksena oli luoda simulaatiomalli häiriögeneraattorille sekä aurinkosähköinvertterin häiriösuojalaitteille. Tavoitteena oli simuloinnin kautta ymmärtää, miten eri suojalaitteet vaikuttavat häiriösignaaliin ja laitteen suojaukseen.

Simulointi onnistuttiin suorittamaan ja eri komponentit mallintamaan. Muuntajan, EMI-suodatinkorttien, ylijännitesuojien sekä LCL:n vaikutus häiriönsuodatuksessa selvisi. Muuntaja toimii vaimentavana komponenttina kaikenlaisille transienttihäiriöille. EMI-suodatinkortit suojaavat nopean transienttipurskeen kaltaisilta häiriöiltä. Ylijännitesuojat vaimentavat syöksyaallon kaltaisia häiriöitä. LCL vaimentaa häiriöt täysin.

Simuloituja tuloksia verifioitiin rakentamalla mittausjärjestely testejä varten. Mittauksista saatiin selville eri komponenttien toimintaa. Komponentit toimivat jossain määrin kuten simulaatiossa.

Simulointimalleja voidaan käyttää häiriösuojalaitteiden alustavaan verifiointiin ja toiminnan tutkimiseen ennen varsinaisten testien suorittamista.

The subject of this study was to simulate EMC testing of a high-power photovoltaic inverter. The simulated tests were electrical fast transient/burst test and surge test according to IEC standards 61000-4-4 and 61000-4-5. The study was assigned by ABB Solar. The aim was to create a simulation model for the interference generator and interference protection devices inside the photovoltaic inverter. The objective was to understand the effects of interference protection devices on interference signal and on protection of the device through simulation.

The simulation was accomplished, and the different components were modeled. The effects of the transformer, EMI filtering cards, surge protectors and LCL in interference filtering were resolved. The transformer works as a suppressing component for all sort of transient interference. EMI filtering cards protect against interference, such as the electrical fast transient/burst. Surge protectors suppress the effects of surge type interference. LCL can suppress the interferences entirely.

Simulated results were verified by building test setups for the tests. The results of the measurements showed the behavior of the different components. Components behave to some extent according to the simulation.

The simulation models may be used for initial verification of the interference protection devices, as well as to examine their operation before proper test execution.