逆變裝置的核心，是逆變開關(guān)電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)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(shè)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(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具 備各種保護(hù)功能，如：輸入直流極性接反保護(hù)、交流輸出短路保護(hù)、過熱、過載保護(hù)等。
（3）要求輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍
由于太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度變化而變化。特別是當(dāng)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(guān)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(dǎo)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(guān)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(diào)制型逆變器等。根據(jù)應(yīng)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(jìn)行分類。
1、集中型逆變器
集中逆變技術(shù)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(yīng)晶體管，同時使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)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(dǎo)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(diào)制控制以及開發(fā)新的逆變器的拓?fù)溥B接，以獲得部分負(fù)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(chǔ)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(shù)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(tuán)隊"來代替"主-從"的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進(jìn)了一步。目前，無變壓器式組串逆變器已占了主導(dǎo)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(dāng)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(yīng)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(dāng)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(yīng)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(dāng)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(zhuǎn)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(wù)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(yīng)一個功率優(yōu)化器等方式，以類比式進(jìn)行極為快速的最 佳功率點追蹤掃描，進(jìn)而讓每一個太陽能電池皆可確實達(dá)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(guān)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(hù)功能。歸納起來有自動運行和停機(jī)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(diào)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(jī)功能及最大功率跟蹤控制功能。
（1）自動運行和停機(jī)功能
早晨日出后，太陽輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，太陽電池的輸出也隨之增大，當(dāng)達(dá)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(jìn)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(jī)，即使陰雨天逆變器也能運行。當(dāng)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(shù)指標(biāo)
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(biāo)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(yīng)不超過額定值的±5％，同時當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時，其輸出電壓偏差不應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(fù)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(dǎo)致負(fù)載部件嚴(yán)重發(fā)熱，不利于電氣設(shè)備的安全，并且嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運行效率。
3．額定輸出頻率
對于包含電機(jī)之類的負(fù)載，如洗衣機(jī)、電冰箱等，由于其電機(jī)最佳頻率工作點為50Hz，頻率過高或者過低都會造成設(shè)備發(fā)熱，降低系統(tǒng)運行效率和使用壽命，所以逆變器的輸出頻率應(yīng)是一個相對穩(wěn)定的值，通常為工頻50Hz，正常工作條件下其偏差應(yīng)在±l％以內(nèi)。
4．負(fù)載功率因數(shù)
表征逆變器帶感性負(fù)載或容性負(fù)載的能力。正弦波逆變器的負(fù)載功率因數(shù)為0．7～0．9，額定值為0．9。在負(fù)載功率一定的情況下，如果逆變器的功率因數(shù)較低，則所需逆變器的容量就要增大，一方面造成成本增加，同時光伏系統(tǒng)交流回路的視在功率增大，回路電流增大，損耗必然增加，系統(tǒng)效率也會降低。
5．逆變器效率
逆變器的效率是指在規(guī)定的工作條件下，其輸出功率與輸入功率之比，以百分?jǐn)?shù)表示，一般情況下，光伏逆變器的標(biāo)稱效率是指純阻負(fù)載，80％負(fù)載情況下的效率。由于光伏系統(tǒng)總體成本較高， 因此應(yīng)該最大限度地提高光伏逆變器的效率，降低系統(tǒng)成本，提高光伏系統(tǒng)的性價比。目前主流逆變器標(biāo)稱效率在80％～95％之間，對小功率逆變器要求其效率不低于85％。在光伏系統(tǒng)實際設(shè)計過程中，不但要選擇高效率的逆變器，同時還應(yīng)通過系統(tǒng)合理配置，盡量使光伏系統(tǒng)負(fù)載工作在最佳效率點附近。
6、額定輸出電流（或額定輸出容量）
表示在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)范圍內(nèi)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(dāng)輸出功率因數(shù)為１（即純阻性負(fù)載）時，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。
7、保護(hù)措施
一款性能優(yōu)良的逆變器，還應(yīng)具備完備的保護(hù)功能或措施，以應(yīng)對在實際使用過程中出現(xiàn)的各種異常情況，使逆變器本身及系統(tǒng)其他部件免受損傷。
(1)輸入欠壓保護(hù)：
當(dāng)輸入端電壓低于額定電壓的85％時，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。
(2)輸入過壓保護(hù)：
當(dāng)輸入端電壓高于額定電壓的130％時，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。
(3)過電流保護(hù)：
逆變器的過電流保護(hù)，應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時及時動作，使其免受浪涌電流的損傷。當(dāng)工作電流超過額定的150％時，逆變器應(yīng)能自動保護(hù)。
(4)輸出短路保護(hù):
逆變器短路保護(hù)動作時間應(yīng)不超過0．5s。
(5)輸入反接保護(hù)：
當(dāng)輸入端正、負(fù)極接反時，逆變器應(yīng)有防護(hù)功能和顯示。
(6)防雷保護(hù)：
逆變器應(yīng)有防雷保護(hù)。
(7)過溫保護(hù)等
另外，對無電壓穩(wěn)定措施的逆變器，逆變器還應(yīng)有輸出過電壓防護(hù)措施，以使負(fù)載免受過電壓的損害。
8．起動特性
表征逆變器帶負(fù)載起動的能力和動態(tài)工作時的性能。逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動。
9.噪聲
電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及風(fēng)扇等部件均會產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運行時，其噪聲應(yīng)不超過80dB，小型逆變器的噪聲應(yīng)不超過65dB。
對于大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)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(tǒng)用的逆變器時還應(yīng)注意以下幾點：
(1)應(yīng)具有足夠的額定輸出容量和負(fù)載能力
逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿足最大負(fù)荷下設(shè)備對電功率的要求。對于以單一設(shè)備為負(fù)載的逆變器，其額定容量的選取較為簡單，當(dāng)用電設(shè)備為純阻性負(fù)載或功率因數(shù)大于0.9時，選取逆變器的額定容量為電設(shè)備容量的1.1～1.15倍即可。在逆變器以多個設(shè)備為負(fù)載時，逆變器容量的選取要考慮幾個用電設(shè)備同時工作的可能性，即“負(fù)載同時系數(shù)”。
(2)應(yīng)具有較高的電壓穩(wěn)定性能
在離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中均以蓄電池為儲能設(shè)備。當(dāng)標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池處于浮充電狀態(tài)時，端電壓可達(dá)13.5V，短時間過充電狀態(tài)可達(dá)15V。蓄電池帶負(fù)荷放電終了時端電壓可降至10.5V或更低。蓄電池端電壓的起伏可達(dá)標(biāo)稱電壓的30%左右。這就要求逆變器具有較好的調(diào)壓性能，才能保證光伏發(fā)電系統(tǒng)以穩(wěn)定的交流電壓供電。
(3)在各種負(fù)載下具有高效率或較高效率
整機(jī)效率高是光伏發(fā)電用逆變器區(qū)別于通用型逆變器的一個顯著特點，10kW級的通用型逆變器實際效率只有70%～80%將其用于光伏發(fā)電系統(tǒng)時將帶來總發(fā)電量20%～30%的電能損耗。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器在設(shè)計中應(yīng)特別注意減少自身功率損耗，提高整機(jī)效率，這是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一項重要措施。在整機(jī)效率方面對光伏發(fā)電專用逆變器的要求是：kW級以下逆變器額定負(fù)荷效率≥80%～85%，低負(fù)荷效率≥65%～75%;10kW級逆變器額定負(fù)荷效率≥85%～90%，低負(fù)荷效率≥70%～80%。
(4)應(yīng)具有良好的過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能
光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運行過程中，因負(fù)載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統(tǒng)過電流或短路，是完全可能的。逆變器對外電路的過電電流及短路現(xiàn)象最為敏感，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，在選用逆變器時，必須要求具備有良好的對過電流及短路的自我保護(hù)功能。
(5)維護(hù)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(xiàn)故障，應(yīng)屬于正?，F(xiàn)象。除生產(chǎn)廠家需有良好的售后服務(wù)系統(tǒng)外，還要求生產(chǎn)廠家在逆變器生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)及元器件選型方面具有良好的可維護(hù)性。例如，損壞元器件有充足的備件或容易買到，元器件的互換性好;在工藝結(jié)構(gòu)上，元器件容易拆裝，更換方便。這樣，即使逆變器出現(xiàn)故障，也可迅速恢復(fù)正常。
安裝注意事項及維護(hù)
1、在安裝前首先應(yīng)該檢查逆變器是否在運輸過程中有無損壞。
2、在選擇安裝場地時，應(yīng)該保證周圍內(nèi)沒有任何其他電力電子設(shè)備的干擾。
3、在進(jìn)行電氣連接之前，務(wù)必采用不透光材料將光伏電池板覆蓋或斷開直流側(cè)斷路器。暴露于陽光，光伏陣列將會產(chǎn)生危險電壓。
4、所有安裝操作必須且僅由專業(yè)技術(shù)人員完成。
5、光伏系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)中所使用線纜必須連接牢固，良好絕緣以及規(guī)格合適。
逆變器的使用與維護(hù)檢修
使用
1.嚴(yán)格按照逆變器使用維護(hù)說明書的要求進(jìn)行設(shè)備的連接和安裝。在安裝時，應(yīng)認(rèn)真檢查線徑是否符合要求，各部件及端子在運輸中有否松動，應(yīng)絕緣處是否絕緣良好，系統(tǒng)的接地是否符合規(guī)定。
2.應(yīng)嚴(yán)格按照逆變器使用維護(hù)說明書的規(guī)定操作使用。尤其是在開機(jī)前要注意輸入電壓是否正常，在操作時要注意開關(guān)機(jī)的順序是否正確，各表頭和指示燈的指示是否正常。
3.逆變器一般均有斷路、過電流、過電壓、過熱等項目的自動保護(hù)，因此在發(fā)生這些現(xiàn)象時，無需人工停機(jī);自動保護(hù)的保護(hù)點，一般在出廠時已設(shè)定好，無需再行調(diào)整。
4.逆變器機(jī)柜內(nèi)有高壓，操作人員一般不得打開柜門，柜門平時應(yīng)鎖死。
5.在室溫超過30℃時，應(yīng)采取散熱降溫措施，以防止設(shè)備發(fā)生故障，延長設(shè)備使用壽命。
維護(hù)檢修
1.應(yīng)定期檢查逆變器各部分的接線是否牢固，有無松動現(xiàn)象，尤其應(yīng)認(rèn)真檢查風(fēng)扇、功率模塊、輸入端子、輸出端子以及接地等。
2.一旦報警停機(jī)，不準(zhǔn)馬上開機(jī)，應(yīng)查明原因并修復(fù)后再行開機(jī)，檢查應(yīng)嚴(yán)格按逆變器維護(hù)手冊的規(guī)定步驟進(jìn)行。
3.操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，能夠判斷一般故障的產(chǎn)生原因，并能進(jìn)行排除，例如能熟練地更換保險絲、組件以及損壞的電路板等。未經(jīng)培訓(xùn)的人員，不得上崗操作<使用設(shè)備。
4.如發(fā)生不易排除的事故或事故的原因不清，應(yīng)做好事故詳細(xì)記錄，并及時通知逆變器生產(chǎn)廠家給予解決。
發(fā)展趨勢
對于太陽能逆變器來講，提高電源的轉(zhuǎn)換效率是一個永恒的課題，但是當(dāng)系統(tǒng)的效率越來越高，幾乎接近100%時，進(jìn)一步的效率改善會伴隨著性價比的低下，因此，如何保持一個很高的效率，又能維持很好的價格競爭力將是當(dāng)前的重要課題。
與逆變器效率的改善努力相比，如何提高整個逆變系統(tǒng)的效率，正逐漸成為太陽能系統(tǒng)的另一個重要課題。在一個太陽能陣列中，當(dāng)局部的2~3%面積的陰影出現(xiàn)時，對采用一個MPPT功能的逆變器來講，此時的系統(tǒng)輸出電力惡劣時甚至?xí)霈F(xiàn)20%左右的功率下降！為了更好地適應(yīng)類似這樣的狀況針對單一或部分太陽能組件，采用一對一的MPPT或多個MPPT控制功能是十分有效的方法。
由于逆變系統(tǒng)處于并網(wǎng)運行的狀況，系統(tǒng)對地的漏電會造成嚴(yán)重的安全問題；此外，為了提高系統(tǒng)的效率，太陽能陣列大多會被串聯(lián)成很高的直流輸出電壓使用；為此，在電極間因異常狀況的發(fā)生，很容易產(chǎn)生出直流電弧，由于直流電壓高，非常不容易滅弧，極容易導(dǎo)致火災(zāi)。隨著太陽能逆變系統(tǒng)的廣泛采用，系統(tǒng)安全性的問題也將是逆變技術(shù)的重要部分。
此外，電力系統(tǒng)正在迎來智能電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和普及。大量的太陽能等新能源電力的系統(tǒng)并網(wǎng)，給智能電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。設(shè)計出能夠更加快速、準(zhǔn)確、智能化地兼容智能電網(wǎng)的逆變系統(tǒng)，將成為今后太陽能逆變系統(tǒng)的必要條件。
總的來說，逆變技術(shù)的發(fā)展是隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展而發(fā)展。隨著時間的推移，逆變技術(shù)正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發(fā)展。
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