【科普】五分鐘帶你了解光伏逆變器

一、光伏逆變器的簡(jiǎn)介

通常，把將交流電能變換成直流電能的過(guò)程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實(shí)現(xiàn)整流過(guò)程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對(duì)應(yīng)，把將直流電能變換成交流電能的過(guò)程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路，把實(shí)現(xiàn)逆變過(guò)程的裝置稱為逆變?cè)O(shè)備或逆變器。逆變器又稱電源調(diào)整器，根據(jù)逆變器在光伏發(fā)電 系統(tǒng)中的用途可分為獨(dú)立型電源用和并網(wǎng)用二種。根據(jù)波形調(diào)制方式又可分為方波逆變器、階梯波逆變器、正弦波逆變器和組合式三相逆變器。對(duì)于用于并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器，根據(jù)有無(wú)變壓器又可分為變壓器型逆變器和無(wú)變壓器型逆變器。逆變器有多種類(lèi)型，因此在選擇機(jī)種和容量時(shí)需特別注意。尤其在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，光伏逆變器 效率的高低是決定太陽(yáng)電池容量和蓄電池容量大小的重要因素。

二、光伏逆變器的結(jié)構(gòu)原理

逆變器是一種由半導(dǎo)體器件組成的電力調(diào)整裝置，主要用于把直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。一般由升壓回路和逆變橋式回路構(gòu)成。升壓回路把太陽(yáng)電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓；逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價(jià)地轉(zhuǎn)換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，通過(guò)有規(guī)則地讓開(kāi)關(guān)元件重復(fù)開(kāi)-關(guān)（ON-OFF），使直流輸入變成交流輸出。當(dāng)然，這樣單純地由開(kāi)和關(guān)回路產(chǎn)生的逆變器輸出波形并不實(shí)用。一般需要采用高頻脈寬調(diào)（SPWM），使靠近正弦波兩端的電壓寬度變狹，正弦波中央的電壓寬度變寬，并在半周期內(nèi)始終讓開(kāi)關(guān)元件按一定頻率朝一方向動(dòng)作，這樣形成一個(gè)脈沖波列（擬正弦波）。然后讓脈沖波通過(guò)簡(jiǎn)單的濾波器形成正弦波。

三、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(yáng)電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。歸納起來(lái)有自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨(dú)運(yùn)行功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）、自動(dòng)電壓調(diào)整功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）、直流檢測(cè)功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）、直流接地檢測(cè)功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）。

1、自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能

早晨日出后，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，太陽(yáng)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(dòng)開(kāi)始運(yùn)行。進(jìn)入運(yùn)行后，逆變器便時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)視太陽(yáng)電池組件的輸出，只要太陽(yáng)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(yùn)行；直到日落停機(jī)，即使陰雨天逆變器也能運(yùn)行。當(dāng)太陽(yáng)電池組件輸出變小，逆變器輸出接近0時(shí)，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(yáng)電池組件的輸出是隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和太陽(yáng)電池組件自身溫度（芯片溫度）而變化的。另外由于太陽(yáng)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(diǎn)。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是變化著的，顯然最佳工作點(diǎn)也是在變化的。相對(duì)于這些變化，始終讓太陽(yáng)電池組件的工作點(diǎn)處于最大功率點(diǎn)，系統(tǒng)始終從太陽(yáng)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(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器的最大特點(diǎn)就是包括了最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）這一功能。

四、什么是光伏逆變器的轉(zhuǎn)換效率?

光伏 逆變器的轉(zhuǎn)換率是指逆變器將太陽(yáng)能面板發(fā)出的電轉(zhuǎn)換成電力的效率。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器發(fā)揮著將太陽(yáng)能面板發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并將這些交流電輸送至電力公司電網(wǎng)的作用，逆變器的轉(zhuǎn)換效率高，供自家使用及出售的電力就可增加。

五、決定逆變效率有兩大因素是什么?

一是在將直流電流轉(zhuǎn)換成交流正弦波時(shí)，需利用使用功率半導(dǎo)體的電路對(duì)直流電流作開(kāi)關(guān)處理，這時(shí)功率半導(dǎo)體發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生損失，但通過(guò)改進(jìn)開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì)，可使這一損失減低至最小。

二是憑借逆變器的控制經(jīng)驗(yàn)來(lái)提高效率。太陽(yáng)能面板的輸出電流和電壓會(huì)隨著日照和溫度而發(fā)生變化，而逆變器可對(duì)電流和電壓進(jìn)行最佳控制，使其達(dá)到最大的電力量，也就是能在越短時(shí)間內(nèi)找到最佳電力點(diǎn)，轉(zhuǎn)換效率就會(huì)越高。而逆變器的這種控制特性會(huì)因各制造商的產(chǎn)品的不同而有所不同，其轉(zhuǎn)換效率也不同。