工作原理：

 

逆變裝置的核心，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，來完成逆變的功能。

 

特點：

 

(1)要求具有較高的效率。

 

由于目前太陽能電池的價格偏高，為了最大限度的利用太陽能電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變器的效率。

 

(2)要求具有較高的可靠性。

 

目前光伏電站系統(tǒng)主要用于邊遠(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)格的元器件篩選，并要求逆變器具 備各種保護(hù)功能，如：輸入直流極性接反保護(hù)、交流輸出短路保護(hù)、過熱、過載保護(hù)等。

 

(3)要求輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍。

 

由于太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度變化而變化。特別是當(dāng)蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在 10V~16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作。

 

 

有關(guān)逆變器分類的方法很多，例如：根據(jù)逆變器輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器;根據(jù)逆變器使用的半導(dǎo)體器件類型 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。根據(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。根據(jù)應(yīng)用在并網(wǎng)系統(tǒng)還是離網(wǎng)系統(tǒng)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，這里僅以逆變器適用場合的不同進(jìn)行分類。

 

1、集中型逆變器

 

集中逆變技術(shù)是若干個并行的光伏組串被連到同一臺集中逆變器的直流輸入端，一般功率大的使用三相的IGB T功率模塊，功率較小的使用場效應(yīng)晶體管，同時使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量，使它非常接近于 正弦波電流，一般用于大型光伏發(fā)電站(>10kW)的系統(tǒng)中。最大特點是系統(tǒng)的功率高，成本低，但由于不同光伏組 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)，采用集中逆變的 方式會導(dǎo)致逆變過程的效率降低和電戶能的下降。同時整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不 良的影響。最新的研究方向是運(yùn)用空間矢量的調(diào)制控制以及開發(fā)新的逆變器的拓?fù)溥B接，以獲得部分負(fù)載情況下的高效率。

 

2、組串型逆變器

 

組串逆變器是基于模塊化概念基礎(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跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)，已成為現(xiàn)在國際市場上最流行的逆變器。

 

許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時減少了光伏組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況，從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的這些優(yōu)勢不僅降低了系統(tǒng)成本，也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時，在組串間引人"主-從"的概念，使得系統(tǒng)在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串聯(lián)系在一起，讓其中一個或幾個工作，從而產(chǎn)出更多的電能。

 

最新的概念為幾個逆變器相互組成一個"團(tuán)隊"來代替"主-從"的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進(jìn)了一步。目前，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系統(tǒng)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，若有一塊不能良好工作，則這一串都會受到影響。若逆變器多路輸入使用同一個MPPT，那么各路輸入 也都會受到影響，大幅降低發(fā)電效率。在實際應(yīng)用中，云彩，樹木，煙囪，動物，灰塵，冰雪等各種遮擋因素都 會引起上述因素，情況非常普遍。而在微型逆變器的PV系統(tǒng)中，每一塊電池板分別接入一臺微型逆變器，當(dāng)電池 板中有一塊不能良好工作，則只有這一塊都會受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態(tài)運(yùn)行，使得系統(tǒng)總體效 率更高，發(fā)電量更大。在實際應(yīng)用中，若組串型逆變器出現(xiàn)故障，則會引起幾千瓦的電池板不能發(fā)揮作用，而微 型逆變器故障造成的影響相當(dāng)之小。

 

4、功率優(yōu)化器

 

太陽能發(fā)電系統(tǒng)加裝功率優(yōu)化器(OptimizEr)可大幅提升轉(zhuǎn)換效率，并將逆變器(Inverter)功能化繁為簡降低 成本。為實現(xiàn)智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，裝置功率優(yōu)化器可確實讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時監(jiān)控電 池耗損狀態(tài)。功率優(yōu)化器是介于發(fā)電系統(tǒng)與逆變器之間的裝置，主要任務(wù)是替代逆變器原本的最佳功率點追蹤功 能。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)化器等方式，以類比式進(jìn)行極為快速的最 佳功率點追蹤掃描，進(jìn)而讓每一個太陽能電池皆可確實達(dá)到最佳功率點追蹤，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨 時隨地監(jiān)控電池狀態(tài)，即時回報問題讓相關(guān)人員盡速維修。

 

 

逆變器不僅具有直交流變換功能，還具有最大限度地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。歸納起來有自動運(yùn)行和停機(jī)功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨(dú)運(yùn)行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動電壓調(diào)整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)。這里簡單介紹自動運(yùn)行和停機(jī)功能及最大功率跟蹤控制功能。

 

(1)自動運(yùn)行和停機(jī)功能

 

早晨日出后，太陽輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，太陽電池的輸出也隨之增大，當(dāng)達(dá)到逆變器工作所需的輸出功率后，逆變器即自動開始運(yùn)行。進(jìn)入運(yùn)行后，逆變器便時時刻刻監(jiān)視太陽電池組件的輸出，只要太陽電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率，逆變器就持續(xù)運(yùn)行;直到日落停機(jī)，即使陰雨天逆變器也能運(yùn)行。當(dāng)太陽電池組件輸出變小，逆變器輸出接近0時，逆變器便形成待機(jī)狀態(tài)。

 

(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)度和太陽電池組件自身溫度(芯片溫度)而變化的。另外由于太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性，因此存在能獲取最大功率的最佳工作點。太陽輻射強(qiáng)度是變化著的，顯然最佳工作點也是在變化的。相對于這些變化，始終讓太陽電池組件的工作點處于最大功率點，系統(tǒng)始終從太陽電池組件獲取最大功率輸出，這種控制就是最大功率跟蹤控制。太陽能發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器的最大特點就是包括了最大功率點跟蹤(MPPT)這一功能。

 

 

1.輸出電壓的穩(wěn)定度

 

在光伏系統(tǒng)中，太陽電池發(fā)出的電能先由蓄電池儲存起來，然后經(jīng)過逆變器逆變成220V或380V的交流電。但是蓄電池受自身充放電的影響，其輸出電壓的變化范圍較大，如標(biāo)稱12V的蓄電池，其電壓值可在10.8～14.4V之間變動(超出這個范圍可能對蓄電池造成損壞)。對于一個合格的逆變器，輸入端電壓在這個范圍內(nèi)變化時，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓的變化量應(yīng)不超過額定值的&Plusmn;5%，同時當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時，其輸出電壓偏差不應(yīng)超過額定值的±10%。

 

2.輸出電壓的波形失真度

 

對正弦波逆變器，應(yīng)規(guī)定允許的最大波形失真度(或諧波含量)。通常以輸出電壓的總波形失真度表示，其值應(yīng)不超過5%(單相輸出允許l0%)。由于逆變器輸出的高次諧波電流會在感性負(fù)載上產(chǎn)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)重發(fā)熱，不利于電氣設(shè)備的安全，并且嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率。