太陽能光伏逆變器

光伏逆變器在光伏電站建造本錢的5%--8%，卻在整個體系中扮演著中樞體系的人物，所以又被許多人稱作是光伏體系的“關(guān)鍵先生”。一個小小的逆變器的好壞，直接影響了整個發(fā)電體系的優(yōu)劣性。逆變器的中心參數(shù)及安穩(wěn)性直接決議光伏電站的安穩(wěn)運轉(zhuǎn)，可是我們普通用戶在收購和選用逆變器時，常常被那些說明書里專業(yè)的名詞搞的丈二和尚摸不著頭腦，帶來了不少的困擾。今日，小盒子就整理了網(wǎng)上的一些相關(guān)的資料，希望對大家了解逆變器知識有所幫助。

一、光伏逆變器工作原理

逆變設(shè)備的中心，是逆變開關(guān)電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，來完結(jié)逆變的功用。

二、光伏逆變器特點

1)要求具有較高的功率

因為現(xiàn)在太陽能電池的價格偏高，為了最大極限的運用太陽能電池，進(jìn)步體系功率，有必要設(shè)法進(jìn)步逆變器的功率。

2)要求具有較高的牢靠性

現(xiàn)在光伏電站體系首要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)厲的元器材挑選，并要求逆變器具 備各種維護(hù)功用，如：輸入直流極性接反維護(hù)、溝通輸出短路維護(hù)、過熱、過載維護(hù)等。

3)要求輸入電壓有較寬的習(xí)慣規(guī)模

因為太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強度改變而改變。特別是當(dāng)蓄電池老化時其端電壓的改變規(guī)模很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在 10V~16V之間改變，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓規(guī)模內(nèi)確保正常作業(yè)。

三、光伏逆變器分類

有關(guān)逆變器分類的辦法許多，例如：依據(jù)逆變器輸出溝通電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器;依據(jù)逆變器運用的半導(dǎo)體器材類型不同，又可分為晶體管逆變器、晶閘管逆變器及可關(guān)斷晶閘管逆變器等。依據(jù)逆變器線路原理的不同，還可分為自激振蕩型逆變器、階梯波疊加型逆變器和脈寬調(diào)制型逆變器等。依據(jù)運用在并網(wǎng)體系仍是離網(wǎng)體系中又可以分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器。為了便于光電用戶選用逆變器，這兒僅以逆變器適用場合的不同進(jìn)行分類。

1）集中型逆變器

集中逆變技能是若干個并行的光伏組串被連到同一臺會集逆變器的直流輸入端，一般功率大的運用三相的IGBT功率模塊，功率較小的運用場效應(yīng)晶體管，一起運用DSP變換操控器來改進(jìn)所產(chǎn)出電能的質(zhì)量，使它十分挨近于正弦波電流，一般用于大型光伏發(fā)電站(>10kW)的體系中。最大特色是體系的功率高，本錢低，但因為不同光伏組串的輸出電壓、電流往往不完全匹配(特別是光伏組串因多云、樹蔭、污漬等原因被部分遮擋時)，選用會集逆變的辦法會導(dǎo)致逆變進(jìn)程的功率下降和電戶能的下降。一起整個光伏體系的發(fā)電牢靠性受某一光伏單元組作業(yè)情況不良的影響。最新的研討方向是運用空間矢量的調(diào)制操控以及開發(fā)新的逆變器的拓?fù)溷暯樱垣@得部分負(fù)載情況下的高功率。

2）組串型逆變器

組串逆變器是根據(jù)模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個光伏組串(1-5kw)通過一個逆變器，在直流端具有最大功率峰值盯梢，在溝通端并聯(lián)并網(wǎng)，已成為現(xiàn)在世界市場上最盛行的逆變器。

許多大型光伏電廠運用組串逆變器。長處是不受組串間模塊差異和遮影的影響，一起減少了光伏組件最佳作業(yè)點與逆變器不匹配的情況，然后添加了發(fā)電量。技能上的這些優(yōu)勢不只下降了體系本錢，也添加了體系的牢靠性。一起，在組串間引人"主-從"的概念，使得體系在單串電能不能使單個逆變器作業(yè)的情況下，將幾組光伏組串聯(lián)絡(luò)在一起，讓其間一個或幾個作業(yè)，然后產(chǎn)出更多的電能。

最新的概念為幾個逆變器彼此組成一個"團隊"來代替"主-從"的概念，使得體系的牢靠性又進(jìn)了一步。現(xiàn)在，無變壓器式組串逆變器已占了主導(dǎo)地位。

3）微型逆變器

在傳統(tǒng)的PV體系中，每一路組串型逆變器的直流輸入端，會由10塊左右光伏電池板串聯(lián)接入。當(dāng)10塊串聯(lián)的電池板中，若有一塊不能杰出作業(yè)，則這一串都會受到影響。若逆變器多路輸入運用同一個MPPT，那么各路輸入也都會受到影響，大幅下降發(fā)電功率。在實踐運用中，云彩，樹木，煙囪，動物，塵埃，冰雪等各種遮擋要素都會引起上述要素，情況十分遍及。而在微型逆變器的PV體系中，每一塊電池板別離接入一臺微型逆變器，當(dāng)電池 板中有一塊不能杰出作業(yè)，則只需這一塊都會受到影響。其他光伏板都將在最佳作業(yè)情況運轉(zhuǎn)，使得體系整體功率更高，發(fā)電量更大。在實踐運用中，若組串型逆變器呈現(xiàn)毛病，則會引起幾千瓦的電池板不能發(fā)揮作用，而微型逆變器毛病形成的影響相當(dāng)之小。

4）功率優(yōu)化器

太陽能發(fā)電體系加裝功率優(yōu)化器(OptimizEr)可大幅進(jìn)步變換功率，并將逆變器(Inverter)功用化繁為簡下降 本錢。為完結(jié)智慧型太陽能發(fā)電體系，設(shè)備功率優(yōu)化器可的確讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時監(jiān)控電池耗費情況。功率優(yōu)化器是介于發(fā)電體系與逆變器之間的設(shè)備，首要任務(wù)是代替逆變器原本的最佳功率點追尋功用。功率優(yōu)化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應(yīng)一個功率優(yōu)化器等辦法，以類比式進(jìn)行極為快速的最佳功率點追尋掃描，進(jìn)而讓每一個太陽能電池皆可的確到達(dá)最佳功率點追尋，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨 時隨地監(jiān)控電池情況，即時回報問題讓相關(guān)人員盡速修理。

四、光伏逆變器的功用

逆變器不只具有直溝通變換功用，還具有最大極限地發(fā)揮太陽電池功用的功用和體系毛病維護(hù)功用。歸納起來有主動運轉(zhuǎn)和停機功用、最大功率盯梢操控功用、防獨自運轉(zhuǎn)功用(并網(wǎng)體系用)、主動電壓調(diào)整功用(并網(wǎng)體系用)、直流檢測功用(并網(wǎng)體系用)、直流接地檢測功用(并網(wǎng)體系用)。這兒簡略介紹主動運轉(zhuǎn)和停機功用及最大功率盯梢操控功用。

1)主動運轉(zhuǎn)和停機功用

早晨日出后，太陽輻射強度逐步增強，太陽電池的輸出也隨之增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)逆變器作業(yè)所需的輸出功率后，逆變器即主動開端運轉(zhuǎn)。進(jìn)入運轉(zhuǎn)后，逆變器便時時刻刻監(jiān)督太陽電池組件的輸出，只需太陽電池組件的輸出功率大于逆變器作業(yè)所需的輸出功率，逆變器就繼續(xù)運轉(zhuǎn);直到日落停機，即便陰雨天逆變器也能運轉(zhuǎn)。當(dāng)太陽電池組件輸出變小，逆變器輸出挨近0時，逆變器便形成待機情況。

2)最大功率跟蹤控制功能

太陽電池組件的輸出是隨太陽輻射強度和太陽電池組件本身溫度(芯片溫度)而改變的。別的因為太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性，因而存在能獲取最大功率的最佳作業(yè)點。太陽輻射強度是改變著的，明顯最佳作業(yè)點也是在改變的。相關(guān)于這些改變，一直讓太陽電池組件的作業(yè)點處于最大功率點，體系一直從太陽電池組件獲取最大功率輸出，這種操控就是最大功率盯梢操控。太陽能發(fā)電體系用的逆變器的最大特色就是包括了最大功率點盯梢(MPPT)這一功用。

五、光伏逆變器的首要技能指標(biāo)

1）輸出電壓的安穩(wěn)度

在光伏體系中，太陽電池宣布的電能先由蓄電池儲存起來，然后通過逆變器逆變成220V或380V的溝通電。可是蓄電池受本身充放電的影響，其輸出電壓的改變規(guī)模較大，如標(biāo)稱12V的蓄電池，其電壓值可在10.8～14.4V之間改變(超出這個規(guī)模可能對蓄電池形成損壞)。關(guān)于一個合格的逆變器，輸入端電壓在這個規(guī)模內(nèi)改變時，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓的改變量應(yīng)不超越額外值的&Plusmn;5%，一起當(dāng)負(fù)載發(fā)作突變時，其輸出電壓誤差不該超越額外值的±10%。

2）輸出電壓的波形失真度

對正弦波逆變器，應(yīng)規(guī)則答應(yīng)的最大波形失真度(或諧波含量)。通常以輸出電壓的總波形失真度表明，其值應(yīng)不超越5%(單相輸出答應(yīng)l0%)。因為逆變器輸出的高次諧波電流會在理性負(fù)載上發(fā)生渦流等附加損耗，如果逆變器波形失真度過大，會導(dǎo)致負(fù)載部件嚴(yán)峻發(fā)熱，不利于電氣設(shè)備的安全，而且嚴(yán)峻影響體系的運轉(zhuǎn)功率。

3）額外輸出頻率

關(guān)于包括電機之類的負(fù)載，如洗衣機、電冰箱等，因為其電機最佳頻率作業(yè)點為50Hz，頻率過高或者過低都會形成設(shè)備發(fā)熱，下降體系運轉(zhuǎn)功率和運用壽命，所以逆變器的輸出頻率應(yīng)是一個相對安穩(wěn)的值，通常為工頻50Hz，正常作業(yè)條件下其誤差應(yīng)在&Plusmn;l%以內(nèi)。

4）負(fù)載功率因數(shù)

表征逆變器帶理性負(fù)載或容性負(fù)載的才能。正弦波逆變器的負(fù)載功率因數(shù)為0.7～0.9，額外值為0.9。在負(fù)載功率必定的情況下，如果逆變器的功率因數(shù)較低，則所需逆變器的容量就要增大，一方面造本錢錢添加，一起光伏體系溝通回路的視在功率增大，回路電流增大，損耗必然添加，體系功率也會下降。

5）逆變器功率

逆變器的功率是指在規(guī)則的作業(yè)條件下，其輸出功率與輸入功率之比，以百分?jǐn)?shù)表明，一般情況下，光伏逆變器的標(biāo)稱功率是指純阻負(fù)載，80%負(fù)載情況下的功率。因為光伏體系整體本錢較高， 因而應(yīng)該最大極限地進(jìn)步光伏逆變器的功率，下降體系本錢，進(jìn)步光伏體系的性價比。現(xiàn)在干流逆變器標(biāo)稱功率在80%～95%之間，對小功率逆變器要求其功率不低于85%。在光伏體系實踐規(guī)劃進(jìn)程中，不但要挑選高功率的逆變器，一起還應(yīng)通過體系合理配置，盡量使光伏體系負(fù)載作業(yè)在最佳功率點鄰近。

6）額外輸出電流(或額外輸出容量)

表明在規(guī)則的負(fù)載功率因數(shù)規(guī)模內(nèi)逆變器的額外輸出電流。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額外輸出容量，其單位以VA或kVA表明。逆變器的額外容量是當(dāng)輸出功率因數(shù)為1(即純阻性負(fù)載)時，額外輸出電壓為額外輸出電流的乘積。

7）維護(hù)辦法

一款功用優(yōu)秀的逆變器，還應(yīng)具有齊備的維護(hù)功用或辦法，以應(yīng)對在實踐運用進(jìn)程中呈現(xiàn)的各種反常情況，使逆變器本身及體系其他部件免受損害。

輸入欠壓維護(hù)

當(dāng)輸入端電壓低于額外電壓的85%時，逆變器應(yīng)有維護(hù)和顯現(xiàn)。

輸入過壓維護(hù)

當(dāng)輸入端電壓高于額外電壓的130%時，逆變器應(yīng)有維護(hù)和顯現(xiàn)。

過電流維護(hù)

逆變器的過電流維護(hù)，應(yīng)能確保在負(fù)載發(fā)作短路或電流超越答應(yīng)值時及時動作，使其免受浪涌電流的損害。當(dāng)作業(yè)電流超越額外的150%時，逆變器應(yīng)能主動維護(hù)。

輸出短路維護(hù)

逆變器短路維護(hù)動作時刻應(yīng)不超越0.5s。

輸入反接維護(hù)

當(dāng)輸入規(guī)矩、負(fù)極接反時，逆變器應(yīng)有防護(hù)功用和顯現(xiàn)。

防雷維護(hù)

逆變器應(yīng)有防雷維護(hù)，過溫維護(hù)等。

別的，對無電壓安穩(wěn)辦法的逆變器，逆變器還應(yīng)有輸出過電壓防護(hù)辦法，以使負(fù)載免受過電壓的損害。

起動特性

表征逆變器帶負(fù)載起動的才能和動態(tài)作業(yè)時的功用。逆變器應(yīng)確保在額外負(fù)載下牢靠起動。

噪聲

電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及電扇等部件均會發(fā)生噪聲。逆變器正常運轉(zhuǎn)時，其噪聲應(yīng)不超越80dB，小型逆變器的噪聲應(yīng)不超越65dB。

六、選型技巧

逆變器的選用，首要要考慮具有滿足的額外容量，以滿足最大負(fù)荷下設(shè)備對電功率的要求。關(guān)于以單一設(shè)備為負(fù)載的逆變器，其額外容量的選取較為簡略。

當(dāng)用電設(shè)備為純阻性負(fù)載或功率因數(shù)大于0.9時，選取逆變器的額外容量為用電設(shè)備容量的1.1～1.15倍即可。一起逆變器還應(yīng)具有抗容性和理性負(fù)載沖擊的才能。

對一般電理性負(fù)載，如電機、冰箱、空調(diào)、洗衣機、大功率水泵等，在起動時，其瞬時功率可能是其額外功率的5～6倍，此刻，逆變器將接受很大的瞬時浪涌。針對此類體系，逆變器的額外容量應(yīng)留有充沛的余量，以確保負(fù)載能牢靠起動，高功用的逆變器可做到連續(xù)屢次滿負(fù)荷起動而不損壞功率器材。小型逆變器為了本身安全，有時需選用軟起動或限流起動的辦法。

七、裝置注意事項及維護(hù)

1、在裝置前首要應(yīng)該查看逆變器是否在運輸進(jìn)程中有無損壞。

2、在挑選裝置場地時，應(yīng)該確保周圍內(nèi)沒有任何其他電力電子設(shè)備的攪擾。

3、在進(jìn)行電氣銜接之前，有必要選用不透光資料將光伏電池板掩蓋或斷開直流側(cè)斷路器。露出于陽光，光伏陣列將會發(fā)生危險電壓。

4、所有裝置操作有必要且僅由專業(yè)技能人員完結(jié)。

5、光伏體系發(fā)電體系中所運用線纜有必要銜接結(jié)實，杰出絕緣以及標(biāo)準(zhǔn)適宜。

八、發(fā)展趨勢

關(guān)于太陽能逆變器來講，進(jìn)步電源的變換功率是一個永久的課題，可是當(dāng)體系的功率越來越高，簡直挨近100%時，進(jìn)一步的功率改進(jìn)會伴跟著性價比的低下，因而，怎么堅持一個很高的功率，又能保持很好的價格競爭力將是當(dāng)時的重要課題。

與逆變器功率的改進(jìn)盡力比較，怎么進(jìn)步整個逆變體系的功率，正逐步成為太陽能體系的另一個重要課題。在一個太陽能陣列中，當(dāng)部分的2~3%面積的暗影呈現(xiàn)時，對選用一個MPPT功用的逆變器來講，此刻的體系輸出電力惡劣時甚至?xí)尸F(xiàn)20%左右的功率下降!為了更好地習(xí)慣相似這樣的情況針對單一或部分太陽能組件，選用一對一的MPPT或多個MPPT操控功用是十分有用的辦法。

因為逆變體系處于并網(wǎng)運轉(zhuǎn)的情況，體系對地的漏電會形成嚴(yán)峻的安全問題;此外，為了進(jìn)步體系的功率，太陽能陣列大多會被串聯(lián)成很高的直流輸出電壓運用;為此，在電極間因反常情況的發(fā)作，很簡單發(fā)生出直流電弧，因為直流電壓高，十分不簡單滅弧，極簡單導(dǎo)致火災(zāi)。跟著太陽能逆變體系的廣泛選用，體系安全性的問題也將是逆變技能的重要部分。

此外，電力體系正在迎來智能電網(wǎng)技能的快速開展和遍及。很多的太陽能等新能源電力的體系并網(wǎng)，給智能電網(wǎng)體系的安穩(wěn)性提出了新的技能應(yīng)戰(zhàn)。規(guī)劃出可以愈加快速、精確、智能化地兼容智能電網(wǎng)的逆變體系，將成為往后太陽能逆變體系的必要條件。

總的來說，逆變技能的開展是跟著電力電子技能、微電子技能和現(xiàn)代操控理論的開展而開展。跟著時刻的推移，逆變技能正向著頻率更高、功率更大、功率更高、體積更小的方向開展。

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