光伏逆变器原理

　　光伏逆变器（PV inverter或solar inverter）可以将光伏（PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡（BOS）之一，可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能逆变器有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。

　　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时），采用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（1-5kw）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。

　　最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主-从”的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。

　　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，情况非常普遍。

　　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，若组串型逆变器出现故障，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。为实现智慧型太阳能发电系统，装置功率优化器可确实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员尽速维修。

　　光伏逆变器有哪些保护功能

　　光伏并网发电系统由太阳能电池组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成（如下图。太阳能通过太阳能电池组件转换为直流电力，再通过并网光伏逆变器将直流电能转换为与电网频率、相位同步的正弦波电流，并将此电力馈入电网，光伏并网逆变器为太阳能发电系统中的关键设备。

　　光伏逆变器作为光伏发电系统内部重要的电气设备，其设备本身所配备的各类保护功能较为完善，具体有如下基本保护功能。

　　（1）输入过压保户：

　　当输入端电压高于额定电压的130%时，逆变器应有保护和显示。

　　（2）输入欠压保户：

　　当输入端电压低于额定电压的85%时，逆变器应有保护和显示。

　　（3）输入反接保护：

　　当输入端正、负极接反时，逆变器应有防护功能和显示。

　　（4）防雷保护：

　　逆变器应有防雷保护。

　　（5）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允许值时及时动作，使其免受浪涌电流的损伤。当工作电流超过额定的150%时，逆变器应能自动保护。

　　（6）输出短路保户

　　逆变器短路保护动作时间应不超过0.5s。

　　（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。

　　一款性能优良的逆变器，应具备完备的保护功能或措施，以应对在实际使用过程中出现的各种异常情况，使逆变器本身及系统其他部件免受损伤。