逆變器的分類(lèi)和主要技術(shù)性能的評價(jià)

逆變器的分類(lèi)

逆變器的種類(lèi)很多，可按照不同的方法進(jìn)行分類(lèi)。

1、按逆變器輸出交流電能的頻率分，可分為工頻逆變器、中頻逆器和高頻逆變器。工頻逆變器的頻率為 50～60Ｈｚ的逆變器；中頻逆變器的頻率一般為 400Ｈｚ到十幾ｋＨｚ；高頻逆變器的頻率一般為十幾ｋＨｚ到ＭＨｚ。

2、按逆變器輸出的相數分，可分為單相逆變器、三相逆變器和多相逆變器。

3、按照逆變器輸出電能的去向分，可分為有源逆變器和無(wú)源逆變器。凡將逆變器輸出的電能向工業(yè)電網(wǎng)輸送的逆變器，稱(chēng)為有源逆變器；凡將逆變器輸出的電能輸向某種用電負載的逆變器稱(chēng)為無(wú)源逆變器。

4、按逆變器主電路的形式分，可分為單端式逆變器，推挽式逆變器、半橋式逆變器和全橋式逆變器。

5、按逆變器主開(kāi)關(guān)器件的類(lèi)型分，可分為晶閘管逆變器、晶體管逆變器、場(chǎng)效應逆變器和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）逆變器等。又可將其歸納為"半控型"逆變器和"全控制"逆變器兩大類(lèi)。前者，不具備自關(guān)斷能力，元器件在導通后即失去控制作用，故稱(chēng)之為"半控型"普通晶閘管即屬于這一類(lèi)；后者，則具有自關(guān)斷能力，即無(wú)器件的導通和關(guān)斷均可由控制極加以控制，故稱(chēng)之為"全控型"，電力場(chǎng)效應晶體管和絕緣柵雙權晶體管（IGBT）等均屬于這一類(lèi)。

6、按直流電源分，可分為電壓源型逆變器（VSI）和電流源型逆變器（CSI）。前者，直流電壓近于恒定，輸出電壓為交變方波；后者，直流電流近于恒定，輸也電流為交變方波。

7、按逆變器輸出電壓或電流的波形分，可分為正弦波輸出逆變器和非正弦波輸出逆變器。

8、按逆變器控制方式分，可分為調頻式（PFM）逆變器和調脈寬式（PWM）逆變器。

9、按逆變器開(kāi)關(guān)電路工作方式分，可分為諧振式逆變器，定頻硬開(kāi)關(guān)式逆變器和定頻軟開(kāi)關(guān)式逆變器。

10、按逆變器換流方式分，可分為負載換流式逆變器和自換流式逆變器。

逆變器的主要技術(shù)性能及評價(jià)選用

一、技術(shù)性能

1、額定輸出電壓

在規定的輸入直流電壓允許的波動(dòng)范圍內，它表示逆變器應能輸出的額定電壓值。對輸出額定電壓值的穩定準確度一般有如下規定：

（1）在穩態(tài)運行時(shí)，電壓波動(dòng)范圍應有一個(gè)限定，例如其偏差不超過(guò)額定值的±３％或±５％。

（2）在負載突變（額定負載 0％→50％→100％）或有其他干擾因素影響的動(dòng)態(tài)情況下，其輸出電壓偏差不應超過(guò)額定值的± 8％或±10％。

2、輸出電壓的不平衡度

在正常工作條件下，逆變器輸出的三相電壓不平衡度（逆序分量對正序分量之比）應不超過(guò)一個(gè)規定值，一般以％表示，如 5％或 8％。

3、輸出電壓的波形失真度

當逆變器輸出電壓為正弦度時(shí)，應規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，其值不應超過(guò) 5％（單相輸出允許 10％）。

4、額定輸出頻率 逆變器輸出交流電壓的頻率應是一個(gè)相對穩定的值，通常為工頻 50Ｈｚ。正常工作條件下其偏差應在±１％以?xún)取?

5、負載功率因數

表征逆變器帶感性負載或容性負載的能力。在正弦波條件下，負載功率因數為 0.7～0.9（滯后），額定值為 0.9。

6、額定輸出電流（或額定輸出容量）

表示在規定的負載功率因數范圍內逆變器的額定輸出電流。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額定輸出容量，其單位以 VA或 KVA 表示。逆變器的額定容量是當輸出功率因數為１（即純阻性負載）時(shí)，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。

7、額定輸出效率

逆變器的效率是在規定的工作條件下，其輸出功率對輸入功率之比，以％表示。逆變器在額定輸出容量下的效率為滿(mǎn)負荷效率，在 10％額定輸出容量的效率為低負荷效率。

8、保護

（１）過(guò)電壓保護：對于沒(méi)電壓穩定措施的逆變器，應有輸出過(guò)電壓防護措施，以使負截免受輸出過(guò)電壓的損害。

（２）過(guò)電流保護：逆變器的過(guò)電流保護，應能保證在負載發(fā)生短路或電流超過(guò)允許值時(shí)及時(shí)動(dòng)作，使其免受浪涌電流的損傷。

9、起動(dòng)特性

表征逆變器帶負載起動(dòng)的能力和動(dòng)態(tài)工作時(shí)的性能。逆變器應保證在額定負載下可靠起動(dòng)。

10、噪聲

電力電子設備中的變壓器、濾波電感、電磁開(kāi)關(guān)及風(fēng)扇等部件均會(huì )產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運行時(shí)，其噪聲應不超過(guò) 80dB，小型逆變器的噪聲應不超過(guò) 65dB。

二、評價(jià)

為正確選用光伏發(fā)電系統用的逆變器，應對逆變器的技術(shù)性能進(jìn)行評價(jià)。根據逆變器對離網(wǎng)型主要光伏發(fā)電系統運行特性的影響和光伏發(fā)電系統對逆變器性能的要求，評價(jià)內容

如下幾項：

1、額定輸出容量

表征逆變器向負載供電的能力。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多的用電負載。但當逆變器的負載不是純阻性時(shí)，也就是輸出功率小于１時(shí)，逆變器的負載能力將小于所給出的額定輸出容量值。

2、輸出電壓穩定度

表征逆變器輸出電壓的穩壓能力。 多數逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動(dòng)范圍內該逆變器輸出電壓的偏差％，通常稱(chēng)為電壓調整率。高性能的逆變器應同時(shí)給出當負載由 0％→100％變化時(shí)，該逆變器輸出電壓的偏差％，通常稱(chēng)為負載調整率。性能良好的逆變器的電壓調整率應≤±3％，負載調整率應≤±6％。

3、整機效率

表征逆變器自身功率損耗的大小，通常以％表示。容量較大的逆變器還應給出滿(mǎn)負荷效率值和低負荷效率值。ｋＷ級以下逆變器的效率應為 80％～85％，10ｋＷ級逆變器的效率應為 85％～90％。逆變器效率的高低對光伏發(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。

4、保護功能

過(guò)電壓、過(guò)電流及短路保護是保證逆變器安全運行的最基本措施。功能完美的正弦波逆變器還具有欠電壓保護、缺相保護及溫度越限報警等功能。

5、起動(dòng)性能

逆變器應保證在額定負載下可靠起動(dòng)。高性能的逆變器可做到連續多次滿(mǎn)負荷起動(dòng)而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全，有時(shí)采用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)。

對于大功率光伏發(fā)電系統和聯(lián)網(wǎng)型光伏發(fā)電系統逆變器的波形失真度和噪聲水平等技術(shù)性能也十分重要。

在選用離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統用的逆變器時(shí)，除依據上述５項基本評價(jià)內容外，還應注意以下幾點(diǎn)：

（1）應具有足夠的額定輸出容量和負載能力。逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿(mǎn)足最大負荷下設備對電功率的要求。對于以單一設備為負載的逆變器，其額定容量的選取較為簡(jiǎn)單，當用電設備為純阻性負載或功率因數大于 0.9 時(shí)，選取逆變器的額定容量為電設備容量的 1.1～1.15 倍即可。在逆變器以多個(gè)設備為負載時(shí)，逆變器容量的選取要考慮幾個(gè)用電設備同時(shí)工作的可能性，即"負載同時(shí)系數"。

（2）應具有較高的電壓穩定性能。在離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統中均以蓄電池為儲能設備。當標稱(chēng)電壓為 12Ｖ的蓄電池處于浮充電狀態(tài)時(shí)，端電壓可達 13.5Ｖ，短時(shí)間過(guò)充電狀態(tài)可達１５Ｖ。蓄電池帶負荷放電終了時(shí)端電壓可降至 10.5Ｖ或更低。蓄電池端電壓的起伏可達標稱(chēng)電壓的 30％左右。這就要求逆變器具有較好的調壓性能，才能保證光伏發(fā)電系統以穩定的交流電壓供電。

（3）在各種負載下具有高效率或較高效率。整機效率高是光伏發(fā)電用逆變器區別于通用型逆變器的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)。10ｋＷ級的通用型逆變器實(shí)際效率只有 70％～80％，將其用于光伏發(fā)電系統時(shí)將帶來(lái)總發(fā)電量 20％～30％的電能損耗。因此光伏發(fā)電系統專(zhuān)用逆變器在設計中應特別注意減少自身功率損耗，提高整機效率。因此這是提高光伏發(fā)電系統技術(shù)經(jīng)濟指標的一項重要措施。在整機效率方面對光伏發(fā)電專(zhuān)用逆變器的要求是：ｋＷ級以下逆變器額定負荷效率≥80％～85％，低負荷效率≥65％～75％；10ｋＷ級逆變器額定負荷效率≥85％～90％，低負荷效率≥70％～80％。

（4）應具有良好的過(guò)電流保護與短路保護功能。光伏發(fā)電系統正常運行過(guò)程中，因負載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統過(guò)電流或短路，是完全可能的。

逆變器對外電路的過(guò)電電流及短路現象最為敏感，是光伏發(fā)電系統中的薄弱環(huán)節。因此，在選用逆變器時(shí)，必須要求具備有良好的對過(guò)電流及短路的自我保護功能。

（5）維護方便。高質(zhì)量的逆變器在運行若干年后，因元器件失效而出現故障，應屬于正?，F象。除生產(chǎn)廠(chǎng)家需有良好的售后服務(wù)系統外，還要求生產(chǎn)廠(chǎng)家在逆變器生產(chǎn)工藝、結構及元器件選型方面具有良好的可維護性。例如，損壞元器件有充足的備件或容易買(mǎi)到，元器件的互換性好；在工藝結構上，元器件容易拆裝，更換方便。這樣，即使逆變器出現故障，也可迅速恢復正常。