光伏逆變器的結構、工作原理及其配置選型

　　光伏逆變器工作原理

　　逆變器是一種由半導體器件組成的電力調整裝置，主要用于把直流電力轉換成交流電力。一般由升壓回路和逆變橋式回路構成。升壓回路把太陽(yáng)電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓;逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價(jià)地轉換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開(kāi)關(guān)元件構成，通過(guò)有規則地讓開(kāi)關(guān)元件重復開(kāi)-關(guān)(ON-OFF)，使直流輸入變成交流輸出。當然，這樣單純地由開(kāi)和關(guān)回路產(chǎn)生的逆變器輸出波形并不實(shí)用。一般需要采用高頻脈寬調制(SPWM)，使靠近正弦波兩端的電壓寬度變狹，正弦波中央的電壓寬度變寬，并在半周期內始終讓開(kāi)關(guān)元件按一定頻率朝一方向動(dòng)作，這樣形成一個(gè)脈沖波列(擬正弦波)。然后讓脈沖波通過(guò)簡(jiǎn)單的濾波器形成正弦波。

圖 光伏并網(wǎng)發(fā)電原理圖

　　元器件的構成：

　　1、電流傳感器

　　光伏逆變器一般采用霍爾電流傳感器來(lái)進(jìn)行電流采樣，從小功率到大功率所采用的電流傳感器形式不一，列舉一些例子如下：

　圖 500KW逆變器中JCE1005-FS電流傳感器外形圖

　　100KW：檢測電流是300A左右，一般都會(huì )采用JCE308-TS7電流傳感器

　　250KW：檢測電流是500A左右，一般都會(huì )采用JCE508-TS6電流傳感器

　　500KW：檢測電流是1000A左右，一般會(huì )采用JCE1005-FS電流傳感器

　　1MW：檢測電流是2000A左右，一般會(huì )采用JCE2005-FS電流傳感器

　　對于電流傳感器要求精度高、響應時(shí)間快，而且耐低溫、高溫等環(huán)境要求

　　2、電流互感器

　　一般采用BRS系列電流互感器，從幾百到幾千A不等，輸出信號一般采用0-5A為標準

　　3、電抗器　　光伏逆變器配置選型

光伏逆變器是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統的主要部件和重要組成部分，為了保證太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統的正常運行，對光伏逆變器的正確配置選型顯得成為重要。逆變器的配置除了要根據整個(gè)光伏發(fā)電系統的各項技術(shù)指標并參考生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的產(chǎn)品樣本手冊來(lái)確定。一般還要重點(diǎn)考慮下列幾項技術(shù)指標。

　　1、額定輸出功率

　　額定輸出功率表示光伏逆變器向負載供電的能力。額定輸出功率高的光伏逆變器可以帶更多的用電負載。選用光伏逆變器時(shí)應首先考慮具有足夠的額定功率，以滿(mǎn)足最大負荷下設備對電功率的要求，以及系統的擴容及一些臨時(shí)負載的接入。當用電設備以純電阻性負載為生或功率因數大于0.9時(shí)，一般選取光伏逆變器的額定輸出功率比用電設備總功率大10%`15%。

　　2、輸出電壓的調整性能

　　輸出電壓的調整性能表示光伏逆變器輸出電壓的穩壓能力。一般光伏逆變器產(chǎn)品都給出了當直流輸入電壓在允許波動(dòng)范圍變動(dòng)時(shí)，該光伏逆變器輸出電壓的波動(dòng)偏差的百分率，通常稱(chēng)為電壓調整率。高性能的光伏逆變器應同時(shí)給出當負載由零向100%變化時(shí)，該光伏逆變器輸出電壓的偏差百分率，通常稱(chēng)為負載調整率。性能優(yōu)良的光伏逆變器的電壓調整率應小于等于±3%，負載調整率就小于等于±6%。

　　3、整機效率

　　整機效率表示光伏逆變器自身功率損耗的大小。容量較大的光伏逆變器還要給出滿(mǎn)負荷工作和低負荷工作下的效率值。一般KW級以下的逆變器的效率應為80%~85%;10KW級的效率應為85%~90%;更大功率的效率必須在90%~95%以上。逆變器效率高低對光伏發(fā)電系統提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有重要影響，因此選用光伏逆變器要盡量進(jìn)行比較，選擇整機效率高一些的產(chǎn)品。

　　4、啟動(dòng)性能

　　光伏逆變器應保證在額定負載下可靠啟動(dòng)。高性能的光伏逆變器可以做到連續多次滿(mǎn)負荷啟動(dòng)而不損壞功率開(kāi)關(guān)器件及其他電路。小型逆變器為了自身安全，有時(shí)采用軟啟動(dòng)或限流啟動(dòng)措施或電路。

　　光伏產(chǎn)業(yè)從歐洲，澳洲，到現在的中國已經(jīng)成了熱門(mén)行業(yè)，短短幾年內國內光伏逆變器生產(chǎn)廠(chǎng)家如春筍般的誕生，不過(guò)如何選擇太陽(yáng)能逆變器這個(gè)還是有一定的標準。

　　首先考慮的是光伏電站的規模，是家庭還是企業(yè)，不過(guò)在國內組建太陽(yáng)能光伏電站還是比較少，主要是房屋結構條件等限制，無(wú)法安裝太陽(yáng)能電池板，廠(chǎng)房和企業(yè)還是很有優(yōu)勢。小型家庭光伏電站主要是針對國外別墅安裝。

　　其次考慮的是效率。效率說(shuō)直接點(diǎn)就是根發(fā)電量直接掛鉤，所以現在越來(lái)越多的光伏逆變器生產(chǎn)廠(chǎng)家對逆變器的效率作為主要技術(shù)優(yōu)勢來(lái)研發(fā)，歐姆尼克新能源微型逆變器在德國Photon效率測試位居歐洲第一，查看Photon測試對比結果。

　　最后要考慮是否可靠。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統是將太陽(yáng)能電池發(fā)出的直流電轉化為與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電，并且實(shí)現既向負載供電，又向電網(wǎng)發(fā)電的系統。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統主要由光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、控制器和繼電保護裝置組成。光伏陣列是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的主要部件，由其將接收到的太陽(yáng)光能直接轉換為電能。目前工程上應用的光伏陣列一般是由一定數量的晶體硅太陽(yáng)能電池組件按照系統需要的電壓的要求串、并聯(lián)組成的。

　　并網(wǎng)逆變器是整個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的核心，它將光伏陣列發(fā)出的電能逆變成220V/50Hz的正弦波電流并入電網(wǎng)。電壓型逆變器主要由電力電子開(kāi)關(guān)器件組成，以脈寬調制的形式向電網(wǎng)提供電能?？刂破饕话阌蓡纹瑱C或DSP芯片作為核心器件，控制光伏陣列的最大功率點(diǎn)的跟蹤、控制逆變器并網(wǎng)電流的功率和波形。繼電保護裝置可以保證光伏并網(wǎng)發(fā)電系統和電網(wǎng)的安全性。

　　光伏并網(wǎng)發(fā)電系統按照系統的設計要求不同可以分為兩種一種是不可調度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統，這種系統不含有儲能環(huán)節;另一種是可調度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統，這種系統含有儲能環(huán)節。在不可調度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統中，并網(wǎng)逆變器將光伏陣列產(chǎn)生的直流電直接轉化為和電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電，完全由日照和環(huán)境溫度等因素來(lái)決定并網(wǎng)的時(shí)間和并網(wǎng)的功率大小。它的優(yōu)點(diǎn)是系統可以省去蓄電池而將電網(wǎng)作為自己的儲能單元。

　　當日照強烈時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統將發(fā)出的多余電能回饋電網(wǎng)，當需要電能時(shí)可以由電網(wǎng)輸出電能?？烧{度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統增加了儲能環(huán)節，系統首先對儲能環(huán)節進(jìn)行充電，然后根據需要將光伏并網(wǎng)發(fā)電系統用作并網(wǎng)或者經(jīng)逆變后獨立使用，系統的工作時(shí)間和并網(wǎng)功率的大小可人為設定。當電網(wǎng)發(fā)生斷電或者其它故障時(shí)，逆變器自動(dòng)切除和電網(wǎng)的電氣連接，同時(shí)可以根據需要選擇是否進(jìn)行獨立逆變，用于對本地負載繼續供電。