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(gè)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(gè)小小的逆變器的好壞，直接影響了整個(gè)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(yùn)轉(zhuǎn)，可是我們普通用戶在收購和選用逆變器時(shí)，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(duì)大家了解逆變器知識(shí)有所幫助。

一、光伏逆變器工作原理

逆變?cè)O(shè)備的中心，是逆變開關(guān)電路，簡(jiǎn)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(diǎn)

1)要求具有較高的功率

因?yàn)楝F(xiàn)在太陽能電池的價(jià)格偏高，為了最大極限的運(yùn)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?yàn)樘柲茈姵氐亩穗妷弘S負(fù)載和日照強(qiáng)度改變而改變。特別是當(dāng)蓄電池老化時(shí)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(yùn)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(yùn)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(chǎng)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(gè)并行的光伏組串被連到同一臺(tái)會(huì)集逆變器的直流輸入端，一般功率大的運(yùn)用三相的IGBT功率模塊，功率較小的運(yùn)用場(chǎng)效應(yīng)晶體管，一起運(yùn)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?yàn)椴煌夥M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(shí))，選用會(huì)集逆變的辦法會(huì)導(dǎo)致逆變進(jìn)程的功率下降和電戶能的下降。一起整個(gè)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(yùn)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(gè)光伏組串(1-5kw)通過一個(gè)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(chǎng)上最盛行的逆變器。

許多大型光伏電廠運(yùn)用組串逆變器。長(zhǎng)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(diǎn)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(shì)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(gè)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(gè)或幾個(gè)作業(yè)，然后產(chǎn)出更多的電能。

最新的概念為幾個(gè)逆變器彼此組成一個(gè)"團(tuán)隊(duì)"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(huì)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(huì)受到影響。若逆變器多路輸入運(yùn)用同一個(gè)MPPT，那么各路輸入也都會(huì)受到影響，大幅下降發(fā)電功率。在實(shí)踐運(yùn)用中，云彩，樹木，煙囪，動(dòng)物，塵埃，冰雪等各種遮擋要素都會(huì)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(tái)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(huì)受到影響。其他光伏板都將在最佳作業(yè)情況運(yùn)轉(zhuǎn)，使得體系整體功率更高，發(fā)電量更大。在實(shí)踐運(yùn)用中，若組串型逆變器呈現(xiàn)毛病，則會(huì)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(jiǎn)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(gè)太陽能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時(shí)監(jiān)控電池耗費(fèi)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(diǎn)追尋功用。功率優(yōu)化器藉由將線路簡(jiǎn)化以及單一太陽能電池即對(duì)應(yīng)一個(gè)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(diǎn)追尋掃描，進(jìn)而讓每一個(gè)太陽能電池皆可的確到達(dá)最佳功率點(diǎn)追尋，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨 時(shí)隨地監(jiān)控電池情況，即時(shí)回報(bào)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(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和停機(jī)功用、最大功率盯梢操控功用、防獨(dú)自運(yùn)轉(zhuǎn)功用(并網(wǎng)體系用)、主動(dòng)電壓調(diào)整功用(并網(wǎng)體系用)、直流檢測(cè)功用(并網(wǎng)體系用)、直流接地檢測(cè)功用(并網(wǎng)體系用)。這兒簡(jiǎn)略介紹主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和停機(jī)功用及最大功率盯梢操控功用。

1)主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和停機(jī)功用

早晨日出后，太陽輻射強(qiáng)度逐步增強(qiáng)，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(dòng)開端運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)后，逆變器便時(shí)時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn);直到日落停機(jī)，即便陰雨天逆變器也能運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)太陽電池組件輸出變小，逆變器輸出挨近0時(shí)，逆變器便形成待機(jī)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(qiáng)度和太陽電池組件本身溫度(芯片溫度)而改變的。別的因?yàn)樘栯姵亟M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(diǎn)。太陽輻射強(qiáng)度是改變著的，明顯最佳作業(yè)點(diǎn)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(diǎn)處于最大功率點(diǎn)，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(diǎn)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(chǔ)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(gè)規(guī)模可能對(duì)蓄電池形成損壞)。關(guān)于一個(gè)合格的逆變器，輸入端電壓在這個(gè)規(guī)模內(nèi)改變時(shí)，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(shí)，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(duì)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?yàn)槟孀兤鬏敵龅母叽沃C波電流會(huì)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(huì)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(yùn)轉(zhuǎn)功率。

3）額外輸出頻率

關(guān)于包括電機(jī)之類的負(fù)載，如洗衣機(jī)、電冰箱等，因?yàn)槠潆姍C(jī)最佳頻率作業(yè)點(diǎn)為50Hz，頻率過高或者過低都會(huì)形成設(shè)備發(fā)熱，下降體系運(yùn)轉(zhuǎn)功率和運(yùn)用壽命，所以逆變器的輸出頻率應(yīng)是一個(gè)相對(duì)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(huì)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?yàn)楣夥w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(jià)比。現(xiàn)在干流逆變器標(biāo)稱功率在80%～95%之間，對(duì)小功率逆變器要求其功率不低于85%。在光伏體系實(shí)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(diǎn)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(shí)，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(duì)在實(shí)踐運(yùn)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(shí)，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(shí)，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(shí)及時(shí)動(dòng)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(shí)，逆變器應(yīng)能主動(dòng)維護(hù)。

輸出短路維護(hù)

逆變器短路維護(hù)動(dòng)作時(shí)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(shí)，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(duì)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(dòng)特性

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

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(huì)發(fā)生噪聲。逆變器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(duì)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(jiǎn)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(shí)，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(duì)一般電理性負(fù)載，如電機(jī)、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、大功率水泵等，在起動(dòng)時(shí)，其瞬時(shí)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(shí)浪涌。針對(duì)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(dòng)，高功用的逆變器可做到連續(xù)屢次滿負(fù)荷起動(dòng)而不損壞功率器材。小型逆變器為了本身安全，有時(shí)需選用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)的辦法。

七、裝置注意事項(xiàng)及維護(hù)

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

2、在挑選裝置場(chǎng)地時(shí)，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(huì)發(fā)生危險(xiǎn)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(yùn)用線纜有必要銜接結(jié)實(shí)，杰出絕緣以及標(biāo)準(zhǔn)適宜。

八、發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)于太陽能逆變器來講，進(jìn)步電源的變換功率是一個(gè)永久的課題，可是當(dāng)體系的功率越來越高，簡(jiǎn)直挨近100%時(shí)，進(jìn)一步的功率改進(jìn)會(huì)伴跟著性價(jià)比的低下，因而，怎么堅(jiān)持一個(gè)很高的功率，又能保持很好的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力將是當(dāng)時(shí)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(gè)逆變體系的功率，正逐步成為太陽能體系的另一個(gè)重要課題。在一個(gè)太陽能陣列中，當(dāng)部分的2~3%面積的暗影呈現(xiàn)時(shí)，對(duì)選用一個(gè)MPPT功用的逆變器來講，此刻的體系輸出電力惡劣時(shí)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(duì)單一或部分太陽能組件，選用一對(duì)一的MPPT或多個(gè)MPPT操控功用是十分有用的辦法。

因?yàn)槟孀凅w系處于并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，體系對(duì)地的漏電會(huì)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(huì)被串聯(lián)成很高的直流輸出電壓運(yùn)用;為此，在電極間因反常情況的發(fā)作，很簡(jiǎn)單發(fā)生出直流電弧，因?yàn)橹绷麟妷焊撸植缓?jiǎn)單滅弧，極簡(jiǎn)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(shí)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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