光伏逆变器

分类

　　按逆变器输出的相数分可分为：

　　（1）单相逆变器

　　（2）三相逆变器

　　（3）多相逆变器

　　按照逆变器输出电能的去向分可分

　　（1）有源逆变器

　　（2）无源逆变器

　　按逆变器主电路的形式分可分为：

　　（1）单端式逆变器

　　（2）推挽式逆变器

　　（3）半桥式逆变器

　　（4）全桥式逆变器

　　按隔离方式光伏逆变器可分为：

　　（1）独立光伏系统逆变器独立逆变器包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信号电源，阴极保护，太阳能路灯等带有蓄电池的独立发电系统。

　　（2）并网光伏系统逆变器

　　并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。

要求

　　（1）要求具有较高的效率

　　由于目前太阳能电池的价格偏高，为了限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。

　　（2）要求具有较高的可靠性

　　目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。

　　（3）要求输入电压有较宽的适应范围

　　由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。

主要技术

　　1.低频环节逆变技术

　　此技术可以分为：方波逆变、阶梯合成逆变、脉宽调制逆变三种，但这三种逆变器的共同点都是用来实现电器隔离和调整变压比的变压器工作频率等于输出电压频率，所以称为低频环节逆变器，该电路结构由工频或高频逆变器、工频变压器以及输入、输出滤波器构成，如图1 所示，具有电路结构简洁、单级功率变换、变换效率高等优点，但同时也有变压器体积和重量大、音频噪音大等缺点。

　　2.高频环节逆变技术

　　高频环节逆变电路，就是利用高频变压器替代低频变压器进行能量传输、并实现变流装置的一、二次侧电源之间的电器隔离，从而减小了变压器的体积和重量，降低了音频噪音，此外逆变器还具有变换效率高、输出电压纹波小等优点。此类技术中也有不用变压器隔离的，在逆变器前面直接用一级高频升压环节，这级高频环节可以提高逆变侧的直流电压，使得逆变器输出与电网电压相当，但是这样方式没有实现输入输出的隔离，比较危险，相比这两种技术来讲，高频环节的逆变器比低频逆变器技术难度高、造价高、拓扑结构复杂。

主要参数

　　１．输出电压的稳定度

　　在光伏系统中，太阳电池发出的电能先由蓄电池储存起来，然后经过逆变器逆变成220V或380V的交流电。但是蓄电池受自身充放电的影响，其输出电压的变化范围较大，如标称12V的蓄电池，其电压值可在10．8～14．4V之间变动(超出这个范围可能对蓄电池造成损坏)。

　　对于一个合格的逆变器，输入端电压在这个范围内变化时，其稳态输出电压的变化量应不超过额定值的±5％，同时当负载发生突变时，其输出电压偏差不应超过额定值的±10％。

　　２．输出电压的波形失真度

　　对正弦波逆变器，应规定允许的波形失真度(或谐波含量)。通常以输出电压的总波形失真度表示，其值应不超过5％(单相输出允许l0％)。由于逆变器输出的高次谐波电流会在感性负载上产生涡流等附加损耗，如果逆变器波形失真度过大，会导致负载部件严重发热，不利于电气设备的安全，并且严重影响系统的运行效率。

　　３．额定输出频率

　　对于包含电机之类的负载，如洗衣机、电冰箱等，由于其电机频率工作点为50Hz，频率过高或者过低都会造成设备发热，降低系统运行效率和使用寿命，所以逆变器的输出频率应是一个相对稳定的值，通常为工频50Hz，正常工作条件下其偏差应在±l％以内。

　　４．负载功率因数

　　表征逆变器带感性负载或容性负载的能力。正弦波逆变器的负载功率因数为0．7～0．9，额定值为0．9。在负载功率一定的情况下，如果逆变器的功率因数较低，则所需逆变器的容量就要增大，一方面造成成本增加，同时光伏系统交流回路的视在功率增大，回路电流增大，损耗必然增加，系统效率也会降低。

　　５．逆变器效率

　　逆变器的效率是指在规定的工作条件下，其输出功率与输入功率之比，以百分数表示，一般情况下，光伏逆变器的标称效率是指纯阻负载，80％负载情况下的效率。由于光伏系统总体成本较高，因此应该限度地提高光伏逆变器的效率，降低系统成本，提高光伏系统的性价比。目前主流逆变器标称效率在80％～95％之间，对小功率逆变器要求其效率不低于85％。在光伏系统实际设计过程中，不但要选择高效率的逆变器，同时还应通过系统合理配置，尽量使光伏系统负载工作在效率点附近。

　　6、额定输出电流(或额定输出容量)

　　表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出的是额定输出容量，其单位以ＶＡ或ｋＶＡ表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为１（即纯阻性负载）时，额定输出电压为额定输出电流的乘积。

　　7、保护措施

　　一款性能优良的逆变器，还应具备完备的保护功能或措施，以应对在实际使用过程中出现的各种异常情况，使逆变器本身及系统其他部件免受损伤。

　　(1)输入欠压保户：

　　当输入端电压低于额定电压的85％时，逆变器应有保护和显示。

　　(2)输入过压保户：

　　当输入端电压高于额定电压的130％时，逆变器应有保护和显示。

　　(3)过电流保护：

　　逆变器的过电流保护，应能保证在负载发生短路或电流超过允许值时及时动作，使其免受浪涌电流的损伤。当工作电流超过额定的150％ 时，逆变器应能自动保护。

　　(4)输出短路保户逆变器短路保护动作时间应不超过0．5s。

　　(5)输入反接保护：

　　当输入端正、负极接反时，逆变器应有防护功能和显示。

　　(6)防雷保护：

　　逆变器应有防雷保护。

　　(7)过温保护等。

　　另外，对无电压稳定措施的逆变器，逆变器还应有输出过电压防护措施，以使负载免受过电压的损害。

　　8．起动特性表征

　　逆变器带负载起动的能力和动态工作时的性能。逆变器应保证在额定负载下可靠起动。

　　9．噪声

　　电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时，其噪声应不超过８０ｄＢ，小型逆变器的噪声应不超过６５ｄＢ。

应用