【講堂】五分鐘帶了解光伏逆變器

在建設(shè)與運(yùn)行光伏電站的過程中，電氣設(shè)備中的逆變器是非常重要的角色，它與光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)一樣，不斷的提高運(yùn)行效率和轉(zhuǎn)換功率，與光伏組件和其他發(fā)電設(shè)備湊成最有效率的光伏系統(tǒng)。以下就逆變器做簡(jiǎn)單的介紹

        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)有無變壓器又可分為變壓器型逆變器和無變壓器型逆變器。逆變器有多種類型，因此在選擇機(jī)種和容量時(shí)需特別注意。尤其在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，光伏逆變器效率的高低是決定太陽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關(guān)元件構(gòu)成，通過有規(guī)則地讓開關(guān)元件重復(fù)開-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(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(dòng)開始運(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(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(diǎn)。太陽輻射強(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(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，但通過改進(jìn)開關(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)來提高效率。太陽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。