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                    光伏器件

                    正文

                    光伏逆变器的原理和选型技巧

                    导读 工作原理逆变装置的核心是逆变开关电路简称为逆变电路该电路通过电力电子开关的导通与关断来完成逆变的功能

                    光伏逆变器的原理和选型技巧

                    一工作原理及特点

                    工作原理逆变装置的核心是逆变开关电路简称为逆变电路该电路通过电力电子开关的导通与关断来完成逆变的功能

                    特点

                    1要求具有较高的效率

                    由于目前太阳能电池的价格偏高为了最大限度的利用太阳能电池提高系统效率必须设法提高逆变器的效率

                    2要求具有较高的可靠性

                    目前光伏电站系统主要用于边远地区许多电站无人值守和维护这就要求逆变器有合理的电路结构严格的元器件筛选并要求逆变器具 备各种保护功能如输入直流极性接反保护交流输出短路保护过热过载保护等

                    3要求输入电压有较宽的?#35270;?#33539;围

                    由于太阳能电池的端电压随负载和?#29031;?#24378;度变化而变化特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大如12V的蓄电池其端电压可能在 10V16V之间变化这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作

                    光伏逆变器分类

                    有关逆变器分类的方法很多例如根据逆变器输出交流电压的相数可分为单相逆变器和三相逆变器根据逆变器使用的半导体器件类型不同又可分为晶体管逆变器晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等根据逆变器线路原理的不同还可分为自激振荡型逆变器阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器为了便于光电用户选用逆变器这里仅以逆变器?#35270;?#22330;合的不同进行分类

                    1集中型逆变器

                    集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端一般功率大的使用三相的IGBT功率模块功?#24335;?#23567;的使用场效应晶体管同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量使它非常接近于正弦波电流一般用于大型光伏发电站10kW的系统中最大特点是系统的功率高成本低但由于不同光伏组串的输出电压电流往往不完全匹配特别是光伏组串因多云树荫污渍等原因被部分遮挡?#20445;?#37319;用集中逆变的 方式会导致逆变过程的效?#24335;?#20302;和电户能的下降同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不 良的影响最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接以获得部分负载情况下的高效率

                    2组串型逆变器

                    组串逆变器是基于模块化概念基础上的每个光伏组串15kw通过一个逆变器在直流端具有最大功率峰值跟踪在交流端并联并网已成为现在国际市场上最流行的逆变器

                    许多大型光伏电厂使用组串逆变器优点是不受组串间模块差异和遮影的影响同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况从而增加了发电量技术上的这些优势不仅降低了系统成本也增加了系统的可靠性同?#20445;?#22312;组串间引人主从的概念使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下将几组光伏组串联系在一起让其中一个或几个工作从而产出更多的电能

                    3微型逆变器

                    在传统的PV系统中每一路组串型逆变器的直流输入端会由10块左右光伏电池板串联接入当10块串联的 电池板中若有一块不能良好工作则这一串都会受?#25509;?#21709;若逆变器多路输入使用同一个MPPT那么各路输入 也都会受?#25509;?#21709;大幅降?#22836;?#30005;效率在?#23548;视?#29992;中云彩树木烟囱动物?#39029;G?#20912;雪等各种遮挡因素都会引起上述因素情况非常普遍而在微型逆变器的PV系统中每一块电池板?#30452;?#25509;入一台微型逆变器当电池 板中有一块不能良好工作则只有这一块都会受?#25509;?#21709;其他光伏板都将在最佳工作状态运行使得系统总体效率更高发电量更大在?#23548;视?#29992;中若组串型逆变器出现?#25910;ϣ?#21017;会引起几千瓦的电池板不能发挥作用而微 型逆变器?#25910;显?#25104;的影响相当之小

                    4功?#35270;?#21270;器

                    太阳能发电系统加装功?#35270;?#21270;器OptimizEr可大幅提升转换效率并将逆变器Inverter功能化繁为简降低 成本为实现智慧型太阳能发电系统装置功?#35270;?#21270;器可确实让每一个太阳能电池发挥最?#30740;?#33021;并随时监控电池耗损状态功?#35270;?#21270;器是介于发电系统与逆变器之间的装置主要任务是替代逆变器原本的最佳功率点追踪功 能功?#35270;?#21270;器藉由将线路简化以及单一太阳能电池即对应一个功?#35270;?#21270;器等方式以类比式进行极为快速的最佳功率点追踪扫描进而让每一个太阳能电池皆可确实达到最佳功率点追踪除此之外还能藉置入通讯晶片随 时随地监控电池状态即时回报问题让相关人?#26412;?#36895;维修

                    三光伏逆变器的功能

                    逆变器不仅具有直交流变换功能还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统?#25910;?#20445;护功能归?#21892;?#26469;有自动运行和停机功能最大功率跟踪控制功能防单独运行功能并网系统用自动电压调整功能并网系统用直流检测功能并网系统用直流接地检测功能并网系统用这里简单介绍自动运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能

                    1自动运行和停机功能

                    早晨日出后太阳辐射强度逐渐增强太阳电池的输出也随之增大当达到逆变器工作所需的输出功率后逆变器即自动开始运行进入运行后逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率逆变器?#32479;中?#36816;行直到日落停机即使阴雨天逆变器也能运行当太阳电池组件输出变小逆变器输出接近0?#20445;?#36870;变器便形成待机状态

                    2最大功率跟踪控制功能

                    太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度芯片温度而变化的另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性因此存在能获取最大功率的最佳工作点太阳辐射强度是变化着的显然最佳工作点也是在变化的相对于这些变化始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出这种控制就是最大功率跟踪控制太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪MPPT这一功能

                    四光伏逆变器的主要技术指标

                    1输出电压的稳定度

                    在光伏系统中太阳电池发出的电能先由蓄电池储存起来然后经过逆变器逆变成220V或380V的交流电但是蓄电池受自身充放电的影响其输出电压的变化范围较大如标称12V的蓄电池其电压值可在108144V之间变动超出这个范围可能对蓄电池造成损坏对于一个合格的逆变器输入端电压在这个范围内变化?#20445;?#20854;稳态输出电压的变化量应不超过额定值的Plusmn5同时?#22791;?#36733;发生突变?#20445;?#20854;输出电压偏差不应超过额定值的10

                    2输出电压的波?#38382;?#30495;度

                    对正弦波逆变器应规定?#24066;?#30340;最大波?#38382;?#30495;度或谐波含量通常以输出电压的总波?#38382;?#30495;度表示其值应不超过5单相输出?#24066;l0由于逆变器输出的高次谐波电流会在感性负载上产生涡流等附加损?#27169;?#22914;果逆变器波?#38382;?#30495;度过大会导致负载部件严重发热不利于电气设备的安全并?#24050;现?#24433;响系统的运行效率

                    3额定输出频率

                    对于包含电机之类的负载如洗衣机电冰箱等由于其电机最佳频率工作点为50Hz频率过高或者过?#25237;?#20250;造成设备发热降低系统运行效率和使用寿命所以逆变器的输出频?#35270;?#26159;一个相对稳定的值通常为工频50Hz正常工作条件下其偏差应在Plusmnl?#38405;ڡ?/p>

                    4负载功率因数

                    表征逆变器带感性负载或容性负载的能力正弦波逆变器的负载功率因数为0709额定值为09在负载功率?#27426;?#30340;情况下如果逆变器的功率因数?#31995;停?#21017;所需逆变器的容量就要增大?#29615;?#38754;造成成本增加同时光伏系统交流回路的视在功?#35797;?#22823;回路电流增大损耗必然增加系统效率也会降低

                    5逆变器效率

                    逆变器的效率是指在规定的工作条件下其输出功率与输入功?#25163;?#27604;以百分数表示一般情况下光伏逆变器的标称效率是指纯阻负载80负载情况下的效率由于光伏系统总体成本较高 因此应该最大限度地提高光伏逆变器的效率降低系统成本提高光伏系统的性价比目前主流逆变器标称效率在8095之间对小功率逆变器要求其效率不低于85在光伏系统?#23548;?#35774;计过程中不但要选择高效率的逆变器同时还应通过系统合理配置尽量使光伏系统负载工作在最?#30740;?#29575;点附近

                    6额定输出电流或额定输出容量

                    表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流?#34892;?#36870;变器产品给出的是额定输出容量其单位以VA或kVA表示逆变器的额定容量是当输出功率因数为1?#21019;?#38459;性负载?#20445;?#39069;定输出电压为额定输出电流的乘积

                    7保护措施

                    一款性能优良的逆变器还应具备完备的保护功能或措施以应对在?#23548;适?#29992;过程中出现的各种异常情况使逆变器本身及系?#31216;?#20182;部件免受损伤

                    1输入欠压保户

                    当输入端电压低于额定电压的85?#20445;?#36870;变器应有保护和显示

                    2输入过压保户

                    当输入端电压高于额定电压的130?#20445;?#36870;变器应有保护和显示

                    3过电流保护

                    逆变器的过电流保护应能保证在负载发生短路或电流超过?#24066;?#20540;时及时动作使其免受浪涌电流的损伤当工作电流超过额定的150?#20445;?#36870;变器应能自动保护

                    4输出短路保户

                    逆变器短路保护动作时间应不超过05s

                    5输入反接保护

                    当输入端正负极接反?#20445;?#36870;变器应有防护功能和显示

                    6防雷保护

                    逆变器应有防雷保护

                    7过温保护等

                    另外对无电压稳定措施的逆变器逆变器还应有输出过电压防护措施以使负载免受过电压的损害

                    8起动特性

                    表征逆变器带负载起动的能力和动态工作时的性能逆变器应保证在额定负载下可?#31185;?#21160;

                    9噪声

                    电力电子设备中的变压器滤波电感电磁开关及风扇等部件均会产生噪声逆变器正常运行?#20445;?#20854;噪声应不超过80dB小型逆变器的噪声应不超过65dB

                    五选型技巧

                    逆变器的选用首先要考虑具有足够的额定容量?#26376;?#36275;最大负荷下设备对电功率的要求对于以单一设备为负载的逆变器其额定容量的选取较为简单

                    当用电设备为纯阻性负载或功率因数大于09?#20445;?#36873;取逆变器的额定容量为用电设备容量的11115?#37117;?#21487;同时逆变器还应具有抗容性和感性负载冲击的能力

                    对一般电感性负载如电机冰箱空调洗衣机大功率水泵等在起动?#20445;?#20854;瞬时功率可能是其额定功率的56倍此?#20445;?#36870;变器将承受很大的瞬时浪涌针?#28304;?#31867;系统逆变器的额定容量应留有充分的余量以保证负载能可?#31185;?#21160;高性能的逆变器可做到连续多次满负?#21892;?#21160;而不损坏功率器件小型逆变器为了自身安全有时需采用软起动或限流起动的方式

                    六安装注意事项及维护

                    1在安装前首先应该检查逆变器是否在运输过程中有无损坏

                    2在选择安装场地?#20445;?#24212;该保证周围内没有任何其他电力电子设备的干扰

                    3在进行电气连接之前务必采用不透光材料将光伏电池板覆盖或断开直流侧断路器暴露于阳光光伏阵列将会产生危险电压

                    4所有安装操作必须?#21307;?#30001;专业技术人员完成

                    5光伏系统发电系统中所使用线缆必须连接牢固良好绝缘以及规格合适

                    文章来源?#33655;?#22323;市美克能源科技股份有限公司

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