一、工作原理及特点
工作原理：
逆变装【zhuāng】置的核心，是逆变开关电路，简称为逆【nì】变【biàn】电路。该【gāi】电【diàn】路【lù】通过电【diàn】力【lì】电子开关的导通与【yǔ】关断，来完成【chéng】逆变的功能。
特点：
1)要求具有较高的效率。
由于目前太阳能电池的价格偏高【gāo】，为了最大限度的利用太阳能电【diàn】池，提高系统效率，必须设法【fǎ】提高逆【nì】变器【qì】的【de】效【xiào】率。
2)要求具有较高的可靠性。
目前光伏电站系统主【zhǔ】要用【yòng】于边远地区，许【xǔ】多电站无【wú】人值【zhí】守和维护，这就要求【qiú】逆【nì】变器有合【hé】理的电路结构，严格的元器件【jiàn】筛选，并要求逆变器具 备各【gè】种保护功【gōng】能【néng】，如：输【shū】入直流【liú】极性接反保护、交【jiāo】流输出短路保【bǎo】护、过热、过载【zǎi】保护等。
3)要求输入电压有较宽的适应范围。
由于太阳能【néng】电池【chí】的端电压随【suí】负载和日照【zhào】强度变化【huà】而变化。特【tè】别是当【dāng】蓄电池老化时其端电【diàn】压【yā】的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压【yā】可能在 10V~16V之间变化，这【zhè】就要求逆【nì】变器在较大【dà】的直流【liú】输入电【diàn】压范围内保【bǎo】证正常工作。
二、光伏逆变器分类
有关逆变【biàn】器分【fèn】类的方法很【hěn】多【duō】，例【lì】如：根据逆变器输出交【jiāo】流电【diàn】压【yā】的【de】相数，可【kě】分为单【dān】相逆变器【qì】和【hé】三相【xiàng】逆变【biàn】器;根据逆变器使用的半导体器件类型不同【tóng】，又【yòu】可分为晶体管【guǎn】逆变器、晶闸【zhá】管逆变器及可关断晶【jīng】闸管逆变器等。根【gēn】据逆变【biàn】器线路原理的不同，还可分为【wéi】自激振荡型逆变器、阶梯波【bō】叠加【jiā】型逆【nì】变【biàn】器【qì】和脉宽调制型逆变器等【děng】。根据应用【yòng】在并网系统还是离网系统中又可以【yǐ】分为【wéi】并网逆变器【qì】和离网【wǎng】逆变器。为了便于光电用户选用逆变器，这里【lǐ】仅以逆变【biàn】器适用场合的不同进行分类。
集中型逆变器
集【jí】中逆变技术是若干【gàn】个并行的光伏组串被【bèi】连到【dào】同一【yī】台【tái】集中逆变器的【de】直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT功【gōng】率模块【kuài】，功率较小的使【shǐ】用场效应晶体管【guǎn】，同时使用DSP转【zhuǎn】换控制器来改善所【suǒ】产出电能的质【zhì】量【liàng】，使它【tā】非常接近于正弦波电流【liú】，一般用于大【dà】型光伏发电站【zhàn】(>10kW)的【de】系统中。最大特点是系【xì】统的功率高，成本低，但【dàn】由于不同光伏组串的输出【chū】电压【yā】、电【diàn】流往【wǎng】往不完全匹配(特别【bié】是光伏组【zǔ】串因【yīn】多【duō】云、树荫、污渍等原因被部分遮【zhē】挡时)，采用【yòng】集中【zhōng】逆变的【de】 方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下【xià】降。同时整个光伏系统的发【fā】电可【kě】靠【kào】性【xìng】受某一光伏【fú】单元组【zǔ】工作状态不 良【liáng】的影响。最新【xīn】的【de】研究方向是运用空【kōng】间矢量【liàng】的调制【zhì】控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负【fù】载情况下的高效率。
组串型逆变器
组串逆变器是基于模块【kuài】化【huà】概念基础【chǔ】上的，每个光【guāng】伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直【zhí】流端具【jù】有最大功率峰值【zhí】跟踪，在交流端并联并【bìng】网，已【yǐ】成为现【xiàn】在国【guó】际【jì】市场上最流行【háng】的逆变【biàn】器。
许多大型【xíng】光伏电厂【chǎng】使用【yòng】组串逆变器。优点是【shì】不受组串【chuàn】间模块差异和遮影的【de】影响，同时减少【shǎo】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【jì】术上的【de】这【zhè】些优势不仅降低了系统成【chéng】本，也增加了系统的可靠性。同时【shí】，在【zài】组串【chuàn】间引【yǐn】人"主-从"的概念，使得系统【tǒng】在【zài】单串电能不能使【shǐ】单个逆变器工【gōng】作【zuò】的情【qíng】况下【xià】，将几【jǐ】组【zǔ】光伏组串联系【xì】在一【yī】起，让其中一个或【huò】几个工作，从而【ér】产【chǎn】出更多的【de】电能。
最新的概念为几个逆变器相互组【zǔ】成一个"团队"来【lái】代替"主【zhǔ】-从"的概念，使【shǐ】得系统的【de】可靠【kào】性又进了一步【bù】。目前【qián】，无【wú】变压器式【shì】组串逆变器已占了【le】主导地位【wèi】。
微型逆变器
在传统的PV系统中，每一路组【zǔ】串【chuàn】型逆【nì】变器的直流输入端，会由10块左右光伏电池板串【chuàn】联接【jiē】入【rù】。当10块【kuài】串联的 电池板中，若有【yǒu】一块不能良好工作，则这一串【chuàn】都会受到影响。若【ruò】逆【nì】变器多路输入使用【yòng】同一【yī】个MPPT，那么各路【lù】输入 也都会受到影响，大幅降【jiàng】低发电效率。在实际应用【yòng】中，云彩，树木【mù】，烟囱，动物，灰尘，冰雪等【děng】各种【zhǒng】遮挡因【yīn】素【sù】都会引起上述因素【sù】，情【qíng】况非常普遍。
而【ér】在【zài】微【wēi】型逆变【biàn】器的PV系统中，每一块电池板【bǎn】分别接入一台微型逆变器，当电池 板中有一块不【bú】能良好工【gōng】作，则【zé】只有这一块都会受【shòu】到影响。其他光伏板都【dōu】将【jiāng】在最佳工作【zuò】状态运行，使得系统总体【tǐ】效率更高，发电量更【gèng】大。在【zài】实际【jì】应用中，若【ruò】组串型逆变【biàn】器出现故障，则会引起几千瓦的电池板【bǎn】不【bú】能发挥【huī】作用，而微 型【xíng】逆变器故【gù】障造成的【de】影响相当之【zhī】小。
功率优化器
太阳能发电系【xì】统加装功率优化【huà】器(OptimizEr)可大【dà】幅【fú】提升转【zhuǎn】换效率，并将逆【nì】变器(Inverter)功能化【huà】繁为简降【jiàng】低 成本。为【wéi】实现智慧型太阳能发电系【xì】统，装置功率优化【huà】器可【kě】确实让每【měi】一个太阳能电池发挥最佳效能，并随时监【jiān】控电【diàn】池【chí】耗损状态。
功【gōng】率优化器是介【jiè】于发电系统与逆变器之间的装【zhuāng】置，主要【yào】任务是替代逆变器原本的最佳功率点追踪功 能【néng】。功【gōng】率优化器藉由将线路【lù】简化以及单一太阳能电【diàn】池即对应一个功率优化器等方【fāng】式【shì】，以类比【bǐ】式进行【háng】极为快速的最佳功率【lǜ】点追踪扫描，进而让每一个太【tài】阳能电池【chí】皆可确实达【dá】到最佳【jiā】功【gōng】率点追踪【zōng】，除此之外，还【hái】能藉置入【rù】通讯【xùn】晶片随 时随地监控【kòng】电池状【zhuàng】态【tài】，即时回报【bào】问题让相关人员【yuán】尽速维【wéi】修【xiū】。
三、光伏逆变器的功能
逆【nì】变器不仅具有直交流【liú】变换功能【néng】，还具有最【zuì】大【dà】限度地发挥太阳【yáng】电【diàn】池【chí】性能【néng】的功能和系统【tǒng】故障保护功能。归【guī】纳起来有自【zì】动运行和停机【jī】功能【néng】、最大功率【lǜ】跟【gēn】踪【zōng】控制功能、防单独运行功能【néng】(并网系统用)、自【zì】动电压调整功能(并【bìng】网系统用)、直流检测功能(并网系统用)、直流接地检测功能(并网系统用)。这里【lǐ】简单介绍自动运行和停机【jī】功能及最大功率跟踪【zōng】控制【zhì】功能。
自动运行和停机功能
早晨日出【chū】后，太【tài】阳辐射强【qiáng】度逐渐增强，太阳电池的输出也随之增大，当【dāng】达到逆变器工作所需的输出【chū】功【gōng】率后，逆变器【qì】即自动【dòng】开始【shǐ】运【yùn】行。进入运【yùn】行后【hòu】，逆变器便时时【shí】刻刻监视太【tài】阳电【diàn】池组件的输出，只要太阳电池组件的输出功率【lǜ】大于逆变器工作【zuò】所需的输出功【gōng】率，逆变器就【jiù】持续运行;直到日落停机【jī】，即使阴雨天【tiān】逆变器也【yě】能运行。当太阳电池组件【jiàn】输【shū】出变小【xiǎo】，逆变器输出【chū】接近0时，逆变器便形成待【dài】机【jī】状态【tài】。
最大功率跟踪控制功能
太阳电【diàn】池组件的【de】输出是随太阳辐射【shè】强度和太阳【yáng】电池组件【jiàn】自身温度(芯片温度)而变化的。另外【wài】由于太【tài】阳电池【chí】组件【jiàn】具有电压随电【diàn】流增大而下【xià】降的【de】特性，因此存在【zài】能获取【qǔ】最大功率【lǜ】的最佳工作点【diǎn】。太阳辐射强度是变【biàn】化着的，显然最佳【jiā】工作【zuò】点也是在【zài】变【biàn】化的。相对于这些【xiē】变化，始终让太阳电池组件的工作点【diǎn】处【chù】于最大功率点【diǎn】，系统始【shǐ】终从太阳电池组【zǔ】件获取最大功【gōng】率输出，这种控制就是最大功率【lǜ】跟踪控制。太阳能发【fā】电系统用的逆变【biàn】器的【de】最大特【tè】点【diǎn】就是【shì】包括了最大功率点跟踪(MPPT)这一功能。
四、光伏逆变器的主要技术指标
输出电压的稳定度
在光伏系统中【zhōng】，太阳电池发出的电能先【xiān】由蓄电池储存起【qǐ】来，然后经过【guò】逆变器逆变【biàn】成220V或【huò】380V的交流【liú】电【diàn】。但是蓄电池【chí】受自身充放电【diàn】的影响，其【qí】输出电压的变化范围较大，如标称12V的【de】蓄【xù】电池，其电压值【zhí】可在【zài】10.8～14.4V之间变动(超出这【zhè】个【gè】范围可能对【duì】蓄电池造【zào】成损坏)。对【duì】于一个合格的逆变【biàn】器，输【shū】入端电【diàn】压【yā】在这个范围【wéi】内变化时，其稳态输出电压的变化量【liàng】应不超过额定值【zhí】的&Plusmn;5%，同时【shí】当负载发生突变时，其输出电压偏【piān】差不应超过【guò】额定值【zhí】的±10%。
输出电压的波形失真度
对正弦【xián】波逆变器，应规定允【yǔn】许的最【zuì】大波形失【shī】真度(或谐波含量)。通常以输【shū】出【chū】电【diàn】压的总波形【xíng】失真度表【biǎo】示，其【qí】值应不超过5%(单相输出允许l0%)。由于逆变器输【shū】出的高次谐波电流会在感性负【fù】载【zǎi】上产生涡流等附加【jiā】损耗，如【rú】果逆变器【qì】波形失【shī】真度过大，会导致负载部件严重【chóng】发热，不利于电【diàn】气设备的安全【quán】，并且严重影响系【xì】统的运行效率。
额定输出频率
对于包含电机之类【lèi】的负载，如洗衣机、电冰箱等【děng】，由于【yú】其电机最佳频率工作点【diǎn】为50Hz，频【pín】率过【guò】高或者过低都会造成设备发【fā】热【rè】，降低系统【tǒng】运【yùn】行效【xiào】率和使用寿命，所【suǒ】以逆变器的输【shū】出频率应是一个相【xiàng】对稳定的值，通常为工【gōng】频【pín】50Hz，正常工作条件【jiàn】下其偏差应在&Plusmn;l%以【yǐ】内。
负载功率因数
表征逆变【biàn】器带感性负载或容性负【fù】载的能力。正弦波逆【nì】变器的负【fù】载功率因数为【wéi】0.7～0.9，额定值【zhí】为0.9。在负载【zǎi】功率一【yī】定的【de】情况下，如果逆变器的功率因数【shù】较低，则所需【xū】逆变【biàn】器【qì】的容量就【jiù】要增【zēng】大，一方面造成成【chéng】本增加，同时光伏系统交流【liú】回【huí】路的视在【zài】功率增大，回路电流增大，损耗必然增加，系统效率也会降低【dī】。
逆变器效率
逆变器【qì】的效率是【shì】指在规定的【de】工作条件下【xià】，其输出功率与输入功率【lǜ】之比，以百【bǎi】分数【shù】表【biǎo】示，一般情况下，光伏逆变器的标称效【xiào】率是指纯阻【zǔ】负载，80%负载情况【kuàng】下的效【xiào】率【lǜ】。由于光伏系统【tǒng】总体成本较【jiào】高， 因此应该【gāi】最【zuì】大【dà】限度地提【tí】高光伏逆变器的【de】效【xiào】率，降低系统成本，提高光伏系【xì】统的性价比。目前主流逆【nì】变器标称【chēng】效率在【zài】80%～95%之间，对小功率【lǜ】逆【nì】变器要求其【qí】效率不低于85%。在光【guāng】伏系统实际设计过程中，不但要选择高效率的【de】逆变器，同时还应通过系统合理配置，尽量使光伏系【xì】统负载【zǎi】工作在【zài】最佳效【xiào】率点【diǎn】附近。
额定输出电流(或额定输出容量)
表示在【zài】规定的负载功【gōng】率因数范围【wéi】内逆变器的【de】额定输出电流【liú】。有些逆变【biàn】器【qì】产品【pǐn】给出的是【shì】额定输出容量，其单位以VA或kVA表示。逆变器的额定【dìng】容量是当输【shū】出功率【lǜ】因【yīn】数为1(即纯阻性负载)时，额定【dìng】输出【chū】电压为额定【dìng】输出【chū】电流的乘积【jī】。
保护措施
一【yī】款性能优【yōu】良的逆变器，还应具备完【wán】备的保护功能或措施，以应对在实【shí】际【jì】使【shǐ】用过程中【zhōng】出【chū】现的各种异常情况，使逆变器本【běn】身及系统其他【tā】部件免受【shòu】损伤。
(1)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。
(2)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。
(3)过电流保护：
逆变器的过电流保【bǎo】护，应能保证【zhèng】在【zài】负载发生短路或【huò】电流超过允许值时【shí】及【jí】时动作，使其【qí】免受浪涌电流的【de】损伤。当工作【zuò】电【diàn】流超过额定的150%时，逆变器【qì】应【yīng】能自动保护。
(4)输出短路保户
逆变器短路保护动作时间应不超过0.5s。
(5)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。
(6)防雷保护：
逆变器应有防雷保护。
(7)过温保护等。
另外，对无电压稳定措施的逆变器【qì】，逆变器还应有输出过电压【yā】防护【hù】措施，以使【shǐ】负载免【miǎn】受【shòu】过电压的【de】损【sǔn】害。
8.起动特性
表征逆变器带负载起动【dòng】的【de】能力【lì】和【hé】动态工作时的性能。逆【nì】变【biàn】器【qì】应【yīng】保证在额定负载下可靠起动。
9.噪声
电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁【cí】开【kāi】关【guān】及风扇【shàn】等部件均【jun1】会产生噪【zào】声【shēng】。逆变器正常运【yùn】行时，其【qí】噪声应不超过80dB，小型逆变器的【de】噪声应不超过65dB。
五、选型技巧
逆【nì】变器【qì】的【de】选用，首先要考虑具有【yǒu】足【zú】够的额定容【róng】量，以满足最大负荷下设备对电功率【lǜ】的要【yào】求。对于以【yǐ】单一设备为负载的逆变器，其【qí】额定容【róng】量的选取较为简单。
当用电设备为纯阻性负载或【huò】功率因数大于0.9时，选取逆【nì】变器的额定【dìng】容量为用电设备容量【liàng】的【de】1.1～1.15倍【bèi】即【jí】可。同时逆变器还应【yīng】具有【yǒu】抗容【róng】性和感性负载冲击的能力。
对一般电【diàn】感性【xìng】负载，如电机、冰箱、空调、洗衣机【jī】、大功率【lǜ】水泵【bèng】等，在【zài】起【qǐ】动时，其瞬时功率【lǜ】可能【néng】是其额定功率的5～6倍，此时，逆变器【qì】将承【chéng】受很大的【de】瞬时浪涌。针对此类系统，逆变器的额【é】定容【róng】量应留有充【chōng】分的余量，以【yǐ】保证负载能可靠起动【dòng】，高性能的逆【nì】变器可做到连续多次满负荷起动【dòng】而不【bú】损坏功【gōng】率器件。小【xiǎo】型逆变【biàn】器为了自身安全，有【yǒu】时需采用软起动或限流起动的方式。
六、安装注意事项及维护
在安装前首先应该检查逆变器是否在运输过程中有无损坏。
在选【xuǎn】择安装场地【dì】时，应该保证周围【wéi】内没有【yǒu】任【rèn】何其他电力电子设备的干【gàn】扰。
在【zài】进行电气连接之前【qián】，务必采【cǎi】用不透【tòu】光材料将光伏电池板覆盖【gài】或断【duàn】开直流侧断路器【qì】。暴露于【yú】阳【yáng】光，光伏阵【zhèn】列将会产生危险电压。
所有安装操作必须且仅由专业技术人员完成。
光伏【fú】系统发电系统中所使用线缆必【bì】须连接牢固，良好绝缘【yuán】以【yǐ】及规【guī】格【gé】合适。
七、发展趋势
对于太阳【yáng】能逆【nì】变器来讲，提高电【diàn】源的转【zhuǎn】换效率是一个【gè】永恒的课题，但是当系统【tǒng】的效率越来【lái】越高，几乎接近100%时，进一【yī】步的【de】效率【lǜ】改【gǎi】善会伴随【suí】着性价比的低【dī】下，因此，如何保【bǎo】持一个很高的效率，又能维【wéi】持很好的价格竞争力将是当前【qián】的重要课题。
与逆【nì】变器效率【lǜ】的改善努力相比，如何提高整【zhěng】个逆变系统的效率，正【zhèng】逐渐成为太【tài】阳能系统的另【lìng】一个【gè】重要课题。在【zài】一个太阳能阵列中【zhōng】，当局部的2~3%面积的阴影【yǐng】出现时，对采用【yòng】一个【gè】MPPT功能的逆变器【qì】来讲，此时的系统输出【chū】电力恶劣时甚至【zhì】会出现20%左右【yòu】的功率下降【jiàng】!为了更好地【dì】适应【yīng】类似这样的状况针对【duì】单一或部分太【tài】阳能组件，采用一【yī】对一的MPPT或【huò】多【duō】个MPPT控制功【gōng】能是十分有效的方法。
由于逆变系统处【chù】于并【bìng】网运行的状况，系统对【duì】地的【de】漏电会造成【chéng】严重的安全【quán】问题【tí】;此【cǐ】外，为了提高系【xì】统的【de】效率，太阳能阵列大【dà】多会被串联【lián】成很【hěn】高的直【zhí】流输出电压使用;为此，在电极间因【yīn】异常状况的发生，很容易产【chǎn】生出直【zhí】流电弧【hú】，由于直流电压高，非常【cháng】不容易【yì】灭弧，极容易导致【zhì】火灾。随【suí】着太阳能逆变系统【tǒng】的广泛采用，系统安全性的问题也【yě】将【jiāng】是逆变技术的重要部分【fèn】。
此外，电【diàn】力【lì】系统【tǒng】正在迎来智能电【diàn】网技【jì】术的快速发展和【hé】普及。大量的太阳【yáng】能等新【xīn】能源电力的系【xì】统并网，给【gěi】智能电网【wǎng】系【xì】统的稳定性提出了新的技术【shù】挑战。设计【jì】出能【néng】够更加【jiā】快速、准确、智能化【huà】地兼容智能电网的逆变系统【tǒng】，将成为今后太【tài】阳能逆变系统【tǒng】的【de】必要条件。
总的来【lái】说【shuō】，逆【nì】变技术【shù】的发展是随着电力电子技术、微电子技术【shù】和现代控制【zhì】理【lǐ】论的发展而发展。随着时【shí】间的推移，逆【nì】变技术正向着频率更【gèng】高、功率更【gèng】大、效率更高、体积更小的【de】方向发【fā】展。
