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光伏逆变器原理基础知识

从事电力行业的各位同仁们应当会常常听说逆变器，知道逆变器的用途与功能，今日就先带大家了解一下光伏逆变器的原理吧。

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：

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，必需设法提高逆变器的效率。

要求具有较高的牢靠性。

目前光伏电站系统主要用于边远地区，很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爱护功能，如：输入直流极性接反爱护、沟通输出短路爱护、过热、过载爱护等。

要求输入电压有较宽的适应范围。

由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特殊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10V?16V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。

二、 光伏逆变器分类

有关逆变器分类的方法许多，例如：依据逆变器输出沟通电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器;依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。依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。依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，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。

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，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换掌握器来改善所产出电能的质量，使它特别接近于正弦波电流，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（特殊是光伏组串因多云、树荫、污渍等缘由被部分遮挡时），采纳集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电牢靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的讨论方向是运用空间矢量的调制掌握以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载状况下的高效率。

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（1-5kw）通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在沟通端并联

并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。

很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，同时削减了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的状况，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，也增加了系统的牢靠性。同时，在组串间引人主-从的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的状况下，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，则这一串都会受到影响。若逆变器多路输入使用同一个MPPT，那么各路输入也都会受到影响，大幅降低发电效率。在实际应用中，云彩，树木，烟囱，动物，灰尘，冰雪等各种遮挡因素都会引起上述因素，状况特别普遍。而在微型逆变器的PV系统中，每一块电池板分别接入一台微型逆变器，当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。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。在实际应用中，若组串型逆变器消失故障，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器故障造成的影响相当之小。

4、 功率优化器

太阳能发电系统加装功率优化器(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。为实现才智型太阳能发电系统，装置功率优化器可的确让每一个太阳能电池发挥最佳效能，并随时监控电池耗损状态。功率优化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。功率优化器藉由将线路简化以及单一太阳能电池即对应一个功率优化器等方式，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的确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员尽速修理。

三、光伏逆变器的功能

逆变器不仅具有直沟通变换功能，还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障爱护功能。归纳起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪掌握功能、防单独运行功能（并网系统用）