光伏發(fā)電系統中逆變器原理及應用

目前我國光伏發(fā)電系統主要是直流系統，即將太陽(yáng)電池發(fā)出的電能給蓄電池充電，而蓄電池直接給負載供電，如我國西北地區使用較多的太陽(yáng)能戶(hù)用照明系統以及遠離電網(wǎng)的微波站供電系統均為直流系統。此類(lèi)系統結構簡(jiǎn)單，成本低廉，但由于負載直流電壓的不同（如12V、24V、48V等），很難實(shí)現系統的標準化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負載，以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進(jìn)入市場(chǎng)。另外，光伏發(fā)電最終將實(shí)現并網(wǎng)運行，這就必須采用成熟的市場(chǎng)模式，今后交流光伏發(fā)電系統必將成為光伏發(fā)電的主流。

光伏發(fā)電系統對逆變電源的要求

采用交流電力輸出的光伏發(fā)電系統，由光伏陣列、充放電控制器、蓄電池和逆變器四部分組成（并網(wǎng)發(fā)電系統一般可省去蓄電池），而逆變器是關(guān)鍵部件。光伏發(fā)電系統對逆變器要求較高。

1．要求具有較高的效率。由于目前太陽(yáng)電池的價(jià)格偏高，為了最大限度地利用太陽(yáng)電池，提高系統效率，必須設法提高逆變器的效率。

2．要求具有較高的可靠性。目前光伏發(fā)電系統主要用于邊遠地區，許多電站無(wú)人值守和維護，這就要求逆變器具有合理的電路結構，嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，如輸入直流極性接反保護，交流輸出短路保護，過(guò)熱、過(guò)載保護等。

3．要求直流輸入電壓有較寬的適應范圍，由于太陽(yáng)電池的端電壓隨負載和日照強度而變化，蓄電池雖然對太陽(yáng)電池的電壓具有重要作用，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內阻的變化而波動(dòng)，特別是當蓄電池老化時(shí)其端電壓的變化范圍很大，如12V蓄電池，其端電壓可在10V-16V之間變化，這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓范圍內保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩定。

4．在中、大容量的光伏發(fā)電系統中，逆變電源的輸出應為失真度較小的正弦波。這是由于在中、大容量系統中，若采用方波供電，則輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產(chǎn)生附加損耗，許多光伏發(fā)電系統的負載為通信或儀表設備，這些設備對電網(wǎng)品質(zhì)有較高的要求，當中、大容量的光伏發(fā)電系統并網(wǎng)運行時(shí)，為避免與公共電網(wǎng)的電力污染，也要求逆變器輸出正弦波電流。

逆變器將直流電轉化為交流電，若直流電壓較低，則通過(guò)交流變壓器升壓，即得到標準交流電壓和頻率。對大容量的逆變器，由于直流母線(xiàn)電壓較高，交流輸出一般不需要變壓器升壓即能達到220V，在中、小容量的逆變器中，由于直流電壓較低，如12V、24V，就必須設計升壓電路。

中、小容量逆變器一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種，推挽電路，將升壓變壓器的中性插頭接于正電源，兩只功率管交替工作，輸出得到交流電力，由于功率晶體管共地邊接，驅動(dòng)及控制電路簡(jiǎn)單，另外由于變壓器具有一定的漏感，可限制短路電流，因而提高了電路的可靠性。其缺點(diǎn)是變壓器利用率低，帶動(dòng)感性負載的能力較差。

全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點(diǎn)，功率晶體管調節輸出脈沖寬度，輸出交流電壓的有效值即隨之改變。由于該電路具有續流回路，即使對感性負載，輸出電壓波形也不會(huì )畸變。該電路的缺點(diǎn)是上、下橋臂的功率晶體管不共地，因此必須采用專(zhuān)門(mén)驅動(dòng)電路或采用隔離電源。另外，為防止上、下橋臂發(fā)生共同導通，必須設計先關(guān)斷后導通電路，即必須設置死區時(shí)間，其電路結構較復雜。