新能源——光伏逆变器知识

        光伏逆变器在光伏电站建造本钱的5%--8%，却在整个体系中扮演着中枢体系的人物，所以又被许多人称作是光伏体系的“关键先生”。一个小小的逆变器的好坏，直接影响了整个发电体系的优劣性。逆变器的中心参数及安稳性直接决议光伏电站的安稳运转，可是我们普通用户在收购和选用逆变器时，常常被那些说明书里专业的名词搞的丈二和尚摸不着头脑，带来了不少的困扰。今日，小盒子就整理了网上的一些相关的资料，希望对大家了解逆变器知识有所帮助。

        逆变设备的中心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完结逆变的功用。

        因为现在太阳能电池的价格偏高，为了最大极限的运用太阳能电池，进步体系功率，有必要设法进步逆变器的功率。

        现在光伏电站体系首要用于边远地区，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，严厉的元器材挑选，并要求逆变器具 备各种维护功用，如：输入直流极性接反维护、沟通输出短路维护、过热、过载维护等。

        因为太阳能电池的端电压随负载和日照强度改变而改变。特别是当蓄电池老化时其端电压的改变规模很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在 10V~16V之间改变，这就要求逆变器在较大的直流输入电压规模内确保正常作业。

        有关逆变器分类的办法许多，例如：依据逆变器输出沟通电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器;依据逆变器运用的半导体器材类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。依据逆变器线路原理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。依据运用在并网体系仍是离网体系中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器，这儿仅以逆变器适用场合的不同进行分类。

        集中逆变技能是若干个并行的光伏组串被连到同一台会集逆变器的直流输入端，一般功率大的运用三相的IGBT功率模块，功率较小的运用场效应晶体管，一起运用DSP变换操控器来改进所产出电能的质量，使它十分挨近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的体系中。最大特色是体系的功率高，本钱低，但因为不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，选用会集逆变的办法会导致逆变进程的功率下降和电户能的下降。一起整个光伏体系的发电牢靠性受某一光伏单元组作业情况不良的影响。最新的研讨方向是运用空间矢量的调制操控以及开发新的逆变器的拓扑衔接，以获得部分负载情况下的高功率。

        组串逆变器是根据模块化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值盯梢，在沟通端并联并网，已成为现在世界市场上最盛行的逆变器。

        许多大型光伏电厂运用组串逆变器。长处是不受组串间模块差异和遮影的影响，一起减少了光伏组件最佳作业点与逆变器不匹配的情况，然后添加了发电量。技能上的这些优势不只下降了体系本钱，也添加了体系的牢靠性。一起，在组串间引人"主-从"的概念，使得体系在单串电能不能使单个逆变器作业的情况下，将几组光伏组串联络在一起，让其间一个或几个作业，然后产出更多的电能。

        最新的概念为几个逆变器彼此组成一个"团队"来代替"主-从"的概念，使得体系的牢靠性又进了一步。现在，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。

        在传统的PV体系中，每一路组串型逆变器的直流输入端，会由10块左右光伏电池板串联接入。当10块串联的电池板中，若有一块不能杰出作业，则这一串都会受到影响。若逆变器多路输入运用同一个MPPT，那么各路输入也都会受到影响，大幅下降发电功率。在实践运用中，云彩，树木，烟囱，动物，尘埃，冰雪等各种遮挡要素都会引起上述要素，情况十分遍及。而在微型逆变器的PV体系中，每一块电池板别离接入一台微型逆变器，当电池 板中有一块不能杰出作业，则只需这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳作业情况运转，使得体系整体功率更高，发电量更大。在实践运用中，若组串型逆变器呈现毛病，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器毛病形成的影响相当之小。

        太阳能发电体系加装功率优化器(OptimizEr)可大幅进步变换功率，并将逆变器(Inverter)功用化繁为简下降 本钱。为完结智慧型太阳能发电体系，设备功率优化器可的确让每一个太阳能电池发挥最佳效能，并随时监控电池耗费情况。功率优化器是介于发电体系与逆变器之间的设备，首要任务是代替逆变器原本的最佳功率点追寻功用。功率优化器藉由将线路简化以及单一太阳能电池即对应一个功率优化器等办法，以类比式进行极为快速的最佳功率点追寻扫描，进而让每一个太阳能电池皆可的确到达最佳功率点追寻，除此之外，还能藉置入通讯晶片随 时随地监控电池情况，即时回报问题让相关人员尽速修理。

        逆变器不只具有直沟通变换功用，还具有最大极限地发挥太阳电池功用的功用和体系毛病维护功用。归纳起来有主动运转和停机功用、最大功率盯梢操控功用、防独自运转功用(并网体系用)、主动电压调整功用(并网体系用)、直流检测功用(并网体系用)、直流接地检测功用(并网体系用)。这儿简略介绍主动运转和停机功用及最大功率盯梢操控功用。

        早晨日出后，太阳辐射强度逐步增强，太阳电池的输出也随之增大，当到达逆变器作业所需的输出功率后，逆变器即主动开端运转。进入运转后，逆变器便时时刻刻监督太阳电池组件的输出，只需太阳电池组件的输出功率大于逆变器作业所需的输出功率，逆变器就继续运转;直到日落停机，即便阴雨天逆变器也能运转。当太阳电池组件输出变小，逆变器输出挨近0时，逆变器便形成待机情况。

        太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件本身温度(芯片温度)而改变的。别的因为太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，因而存在能获取最大功率的最佳作业点。太阳辐射强度是改变着的，明显最佳作业点也是在改变的。相关于这些改变，一直让太阳电池组件的作业点处于最大功率点，体系一直从太阳电池组件获取最大功率输出，这种操控就是最大功率盯梢操控。太阳能发电体系用的逆变器的最大特色就是包括了最大功率点盯梢(MPPT)这一功用。

        在光伏体系中，太阳电池宣布的电能先由蓄电池储存起来，然后通过逆变器逆变成220V或380V的沟通电。可是蓄电池受本身充放电的影响，其输出电压的改变规模较大，如标称12V的蓄电池，其电压值可在10.8～14.4V之间改变(超出这个规模可能对蓄电池形成损坏)。关于一个合格的逆变器，输入端电压在这个规模内改变时，其稳态输出电压的改变量应不超越额外值的&Plusmn;5%，一起当负载发作突变时，其输出电压误差不该超越额外值的±10%。

        对正弦波逆变器，应规则答应的最大波形失真度(或谐波含量)。通常以输出电压的总波形失真度表明，其值应不超越5%(单相输出答应l0%)。因为逆变器输出的高次谐波电流会在理性负载上发生涡流等附加损耗，如果逆变器波形失真度过大，会导致负载部件严峻发热，不利于电气设备的安全，而且严峻影响体系的运转功率。

        关于包括电机之类的负载，如洗衣机、电冰箱等，因为其电机最佳频率作业点为50Hz，频率过高或者过低都会形成设备发热，下降体系运转功率和运用寿命，所以逆变器的输出频率应是一个相对安稳的值，通常为工频50Hz，正常作业条件下其误差应在&Plusmn;l%以内。

        表征逆变器带理性负载或容性负载的才能。正弦波逆变器的负载功率因数为0.7～0.9，额外值为0.9。在负载功率必定的情况下，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，一方面造本钱钱添加，一起光伏体系沟通回路的视在功率增大，回路电流增大，损耗必然添加，体系功率也会下降。

        逆变器的功率是指在规则的作业条件下，其输出功率与输入功率之比，以百分数表明，一般情况下，光伏逆变器的标称功率是指纯阻负载，80%负载情况下的功率。因为光伏体系整体本钱较高， 因而应该最大极限地进步光伏逆变器的功率，下降体系本钱，进步光伏体系的性价比。现在干流逆变器标称功率在80%～95%之间，对小功率逆变器要求其功率不低于85%。在光伏体系实践规划进程中，不但要挑选高功率的逆变器，一起还应通过体系合理配置，尽量使光伏体系负载作业在最佳功率点邻近。

表明在规则的负载功率因数规模内逆变器的额外输出电流。有些逆变器产品给出的是额外输出容量，其单位以VA或kVA表明。逆变器的额外容量是当输出功率因数为1(即纯阻性负载)时，额外输出电压为额外输出电流的乘积。

        一款功用优秀的逆变器，还应具有齐备的维护功用或办法，以应对在实践运用进程中呈现的各种反常情况，使逆变器本身及体系其他部件免受损害。

        输入欠压维护

        当输入端电压低于额外电压的85%时，逆变器应有维护和显现。

        输入过压维护

        当输入端电压高于额外电压的130%时，逆变器应有维护和显现。

        过电流维护

        逆变器的过电流维护，应能确保在负载发作短路或电流超越答应值时及时动作，使其免受浪涌电流的损害。当作业电流超越额外的150%时，逆变器应能主动维护。

        输出短路维护

        逆变器短路维护动作时刻应不超越0.5s。

        输入反接维护

        当输入规矩、负极接反时，逆变器应有防护功用和显现。

        防雷维护

        逆变器应有防雷维护，过温维护等。

        别的，对无电压安稳办法的逆变器，逆变器还应有输出过电压防护办法，以使负载免受过电压的损害。

        起动特性

        表征逆变器带负载起动的才能和动态作业时的功用。逆变器应确保在额外负载下牢靠起动。

        噪声

        电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及电扇等部件均会发生噪声。逆变器正常运转时，其噪声应不超越80dB，小型逆变器的噪声应不超越65dB。

        逆变器的选用，首要要考虑具有满足的额外容量，以满足最大负荷下设备对电功率的要求。关于以单一设备为负载的逆变器，其额外容量的选取较为简略。

        当用电设备为纯阻性负载或功率因数大于0.9时，选取逆变器的额外容量为用电设备容量的1.1～1.15倍即可。一起逆变器还应具有抗容性和理性负载冲击的才能。

        对一般电理性负载，如电机、冰箱、空调、洗衣机、大功率水泵等，在起动时，其瞬时功率可能是其额外功率的5～6倍，此刻，逆变器将接受很大的瞬时浪涌。针对此类体系，逆变器的额外容量应留有充沛的余量，以确保负载能牢靠起动，高功用的逆变器可做到连续屡次满负荷起动而不损坏功率器材。小型逆变器为了本身安全，有时需选用软起动或限流起动的办法。

1、在装置前首要应该查看逆变器是否在运输进程中有无损坏。

2、在挑选装置场地时，应该确保周围内没有任何其他电力电子设备的搅扰。

3、在进行电气衔接之前，有必要选用不透光资料将光伏电池板掩盖或断开直流侧断路器。露出于阳光，光伏阵列将会发生危险电压。

4、所有装置操作有必要且仅由专业技能人员完结。

5、光伏体系发电体系中所运用线缆有必要衔接结实，杰出绝缘以及标准适宜。

        关于太阳能逆变器来讲，进步电源的变换功率是一个永久的课题，可是当体系的功率越来越高，简直挨近100%时，进一步的功率改进会伴跟着性价比的低下，因而，怎么坚持一个很高的功率，又能保持很好的价格竞争力将是当时的重要课题。

        与逆变器功率的改进尽力比较，怎么进步整个逆变体系的功率，正逐步成为太阳能体系的另一个重要课题。在一个太阳能阵列中，当部分的2~3%面积的暗影呈现时，对选用一个MPPT功用的逆变器来讲，此刻的体系输出电力恶劣时甚至会呈现20%左右的功率下降!为了更好地习惯相似这样的情况针对单一或部分太阳能组件，选用一对一的MPPT或多个MPPT操控功用是十分有用的办法。

        因为逆变体系处于并网运转的情况，体系对地的漏电会形成严峻的安全问题;此外，为了进步体系的功率，太阳能阵列大多会被串联成很高的直流输出电压运用;为此，在电极间因反常情况的发作，很简单发生出直流电弧，因为直流电压高，十分不简单灭弧，极简单导致火灾。跟着太阳能逆变体系的广泛选用，体系安全性的问题也将是逆变技能的重要部分。

        此外，电力体系正在迎来智能电网技能的快速开展和遍及。很多的太阳能等新能源电力的体系并网，给智能电网体系的安稳性提出了新的技能应战。规划出可以愈加快速、精确、智能化地兼容智能电网的逆变体系，将成为往后太阳能逆变体系的必要条件。

        总的来说，逆变技能的开展是跟着电力电子技能、微电子技能和现代操控理论的开展而开展。跟着时刻的推移，逆变技能正向着频率更高、功率更大、功率更高、体积更小的方向开展。