光伏逆變器

1．光伏逆變器的分類及功能

逆變器的工作原理與整流器恰好相反，其功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為“逆向”的整流過程，因此稱為“逆變”，輸入為直流電，輸出為交流電。由于交流電壓中除含有較大的基波成分外，還可能含有一定頻率和幅值的諧波，逆變器除了能將直流電變換為交流電外，還具有自動穩(wěn)壓的功能，控制基波的頻率和幅值。因此，當光伏系統(tǒng)應(yīng)用于交流負載或并網(wǎng)輸電時，逆變器還可以改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

逆變器應(yīng)用廣泛，種類很多，根據(jù)輸出波形的不同，逆變器分為正弦波逆變器、方形波逆變器和階梯波逆變器。輸出的波形是逆變器的品質(zhì)與成本的指標。一般情況下，多數(shù)光伏系統(tǒng)都裝設(shè)正弦波逆變器，使用時常附有脈寬調(diào)制的控制單元(PWM)。

(1)正弦波逆變器

正弦波逆變器的優(yōu)點是，輸出波形基本為正弦波，在負載中只有很少的諧波損耗，對通信設(shè)備干擾小，整機效率高；缺點是設(shè)備復雜、價格高。隨著脈寬調(diào)制技術(shù)的普及，PWM型正弦波逆變器逐漸成為逆變器的主流產(chǎn)品。

(2)方形波逆變器

在某些場合，也會用到方形波逆變器。該裝置電路簡單、實現(xiàn)較為容易、價格較低、切換效率良好；缺點是方形波電壓中含有大量的高次諧波成分，在負載中會產(chǎn)生附加的損耗，并對通信等設(shè)備產(chǎn)生較大的干擾，需要額外加濾波器。此類逆變器多見于早期，設(shè)計功率不超過幾百瓦。當連接至方形波逆變器時,某些電器可能會發(fā)生過熱和損壞，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。

(3)階梯波逆變器

這種波形是多階的，接近正弦波，比方形波有明顯的改善，高次諧波含量減少。當階梯波的階梯達到16個以上時，輸出的波形為準正弦波，整機效率較高(85％~95％之間)，非常接近正弦波，適用于各種負載。階梯波逆變器成本較高，待機模式下會消耗微量電力(約為工作時的10％)，工作時往往需要多組直流電源供電，需要的功率開關(guān)管也較多，給光伏陣列分組和蓄電池分組帶來不便。

逆變器的輸出可以做成任意多相，但在實際應(yīng)用中大多只采用單相或三相。逆變器保護功能應(yīng)包括輸出短路保護、輸出過電流保護、輸出過電壓保護、輸出欠電壓保護等。

2．光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的技術(shù)要求

光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的基本技術(shù)要求如下：

1)能輸出一個電壓穩(wěn)定的交流電。無論是輸入電壓出現(xiàn)波動，還是負載發(fā)生變化，它都要達到一定的電壓穩(wěn)定精度，靜態(tài)時一般為2％。

2)能輸出一個頻率穩(wěn)定的交流電。要求該交流電能達到一定的頻率穩(wěn)定精度，靜態(tài)時一般為0.5％。

3)輸出的電壓及其頻率，在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)。一般輸出電壓可調(diào)范圍為土5％，輸出頻率可調(diào)范圍為土2Hz。

4)具有一定的過載能力，一般應(yīng)能過載125％~150％。當過載150％時，應(yīng)能持續(xù)30s；當過載125％時，應(yīng)能持續(xù)1min及以上。

5)輸出電壓波形含諧波成分應(yīng)盡量小。一般輸出波形的失真率應(yīng)控制在7％以內(nèi)，以利于縮小濾波器的體積。

6)具有短路、過載、過熱、過電壓、欠電壓等保護功能和報警功能。

7)啟動平穩(wěn)，啟動電流小，運行穩(wěn)定可靠。

8)換流損失小，逆變效率高，一般應(yīng)在85％以上。

9)具有快速的動態(tài)響應(yīng)。