大云網(wǎng) 論文資料電力知識正文

光伏逆變器

2018-04-20 11:15:54 大云網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

工作原理及特點工作原理：逆變裝置的核心，是逆變開關電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關的導通與關斷，來完成逆變的功能。特點

工作原理及特點

工作原理：

逆變裝置的核心，是逆變開關電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關的導通與關斷，來完成逆變的功能。

特點：

(1)要求具有較高的效率。

由于目前太陽能電池的價格偏高，為了最大限度的利用太陽能電池，提高系統(tǒng)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。

目前光伏電站系統(tǒng)主要用于邊遠地區(qū)，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器有合理的電路結構，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、過熱、過載保護等。

(3)要求輸入電壓有較寬的適應范圍。

由于太陽能電池的端電壓隨負載和日照強度變化而變化。特別是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在 10V~16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作。

光伏逆變器分類

有關逆變器分類的方法很多，例如：根據(jù)逆變器輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器;根據(jù)逆變器使用的半導體器件類型不同，又可分為晶體管逆變器、晶閘管逆變器及可關斷晶閘管逆變器等。根據(jù)逆變器線路原理的不同，還可分為自激振蕩型逆變器、階梯波疊加型逆變器和脈寬調制型逆變器等。根據(jù)應用在并網(wǎng)系統(tǒng)還是離網(wǎng)系統(tǒng)中又可以分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器。為了便于光電用戶選用逆變器，這里僅以逆變器適用場合的不同進行分類。

1、集中型逆變器

集中逆變技術是若干個并行的光伏組串被連到同一臺集中逆變器的直流輸入端，一般功率大的使用三相的IGB T功率模塊，功率較小的使用場效應晶體管，同時使用DSP轉換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質量，使它非常接近于正弦波電流，一般用于大型光伏發(fā)電站(>10kW)的系統(tǒng)中。最大特點是系統(tǒng)的功率高，成本低，但由于不同光伏組串的輸出電壓、電流往往不完全匹配(特別是光伏組串因多云、樹蔭、污漬等原因被部分遮擋時)，采用集中逆變的方式會導致逆變過程的效率降低和電戶能的下降。同時整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不良的影響。最新的研究方向是運用空間矢量的調制控制以及開發(fā)新的逆變器的拓撲連接，以獲得部分負載情況下的高效率。

2、組串型逆變器

組串逆變器是基于模塊化概念基礎上的，每個光伏組串(1-5kw)通過一個逆變器，在直流端具有最大功率峰值跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)，已成為現(xiàn)在國際市場上最流行的逆變器。

許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時減少了光伏組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況，從而增加了發(fā)電量。技術上的這些優(yōu)勢不僅降低了系統(tǒng)成本，也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時，在組串間引人"主-從"的概念，使得系統(tǒng)在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串聯(lián)系在一起，讓其中一個或幾個工作，從而產(chǎn)出更多的電能。

最新的概念為幾個逆變器相互組成一個"團隊"來代替"主-從"的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進了一步。目前，無變壓器式組串逆變器已占了主導地位。

3、微型逆變器

在傳統(tǒng)的PV系統(tǒng)中，每一路組串型逆變器的直流輸入端，會由10塊左右光伏電池板串聯(lián)接入。當10塊串聯(lián)的電池板中，若有一塊不能良好工作，則這一串都會受到影響。若逆變器多路輸入使用同一個MPPT，那么各路輸入也都會受到影響，大幅降低發(fā)電效率。在實際應用中，云彩，樹木，煙囪，動物，灰塵，冰雪等各種遮擋因素都會引起上述因素，情況非常普遍。而在微型逆變器的PV系統(tǒng)中，每一塊電池板分別接入一臺微型逆變器，當電池板中有一塊不能良好工作，則只有這一塊都會受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態(tài)運行，使得系統(tǒng)總體效率更高，發(fā)電量更大。在實際應用中，若組串型逆變器出現(xiàn)故障，則會引起幾千瓦的電池板不能發(fā)揮作用，而微型逆變器故障造成的影響相當之小。

4、功率優(yōu)化器

太陽能發(fā)電系統(tǒng)加裝功率優(yōu)化器(OptimizEr)可大幅提升轉換效率，并將逆變器(Inverter)功能化繁為簡降低成本。為實現(xiàn)智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，裝置功率優(yōu)化器可確實讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時監(jiān)控電池耗損狀態(tài)。功率優(yōu)化器是介于發(fā)電系統(tǒng)與逆變器之間的裝置，主要任務是替代逆變器原本的最佳功率點追蹤功能。功率優(yōu)化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應一個功率優(yōu)化器等方式，以類比式進行極為快速的最佳功率點追蹤掃描，進而讓每一個太陽能電池皆可確實達到最佳功率點追蹤，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨時隨地監(jiān)控電池狀態(tài)，即時回報問題讓相關人員盡速維修。

光伏逆變器的功能

逆變器不僅具有直交流變換功能，還具有最大限度地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護功能。歸納起來有自動運行和停機功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨運行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動電壓調整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)。這里簡單介紹自動運行和停機功能及最大功率跟蹤控制功能。

(1)自動運行和停機功能

早晨日出后，太陽輻射強度逐漸增強，太陽電池的輸出也隨之增大，當達到逆變器工作所需的輸出功率后，逆變器即自動開始運行。進入運行后，逆變器便時時刻刻監(jiān)視太陽電池組件的輸出，只要太陽電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率，逆變器就持續(xù)運行;直到日落停機，即使陰雨天逆變器也能運行。當太陽電池組件輸出變小，逆變器輸出接近0時，逆變器便形成待機狀態(tài)。

(2)最大功率跟蹤控制功能

太陽電池組件的輸出是隨太陽輻射強度和太陽電池組件自身溫度(芯片溫度)而變化的。另外由于太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性，因此存在能獲取最大功率的最佳工作點。太陽輻射強度是變化著的，顯然最佳工作點也是在變化的。相對于這些變化，始終讓太陽電池組件的工作點處于最大功率點，系統(tǒng)始終從太陽電池組件獲取最大功率輸出，這種控制就是最大功率跟蹤控制。太陽能發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器的最大特點就是包括了最大功率點跟蹤(MPPT)這一功能。

光伏逆變器的主要技術指標

1.輸出電壓的穩(wěn)定度

在光伏系統(tǒng)中，太陽電池發(fā)出的電能先由蓄電池儲存起來，然后經(jīng)過逆變器逆變成220V或380V的交流電。但是蓄電池受自身充放電的影響，其輸出電壓的變化范圍較大，如標稱12V的蓄電池，其電壓值可在10.8～14.4V之間變動(超出這個范圍可能對蓄電池造成損壞)。對于一個合格的逆變器，輸入端電壓在這個范圍內(nèi)變化時，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓的變化量應不超過額定值的&Plusmn;5%，同時當負載發(fā)生突變時，其輸出電壓偏差不應超過額定值的±10%。

2.輸出電壓的波形失真度

對正弦波逆變器，應規(guī)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，其值應不超過5%(單相輸出允許l0%)。由于逆變器輸出的高次諧波電流會在感性負載上產(chǎn)生渦流等附加損耗，如果逆變器波形失真度過大，會導致負載部件嚴重發(fā)熱，不利于電氣設備的安全，并且嚴重影響系統(tǒng)的運行效率。