光伏逆变器的概念理解
通常，把将【jiāng】交【jiāo】流电能变换【huàn】成直流电能【néng】的过程称为整【zhěng】流【liú】，把完成整流功能【néng】的电路称【chēng】为【wéi】整【zhěng】流电路，把实现整【zhěng】流过【guò】程【chéng】的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把【bǎ】将直流电能变换成交流电【diàn】能的过程称为逆变，把完成逆变功能的【de】电路称【chēng】为逆【nì】变【biàn】电路【lù】，把实现逆变过程的装置称为【wéi】逆变【biàn】设备或逆变器。
光伏逆变器分类详解
1.按逆变器【qì】输出交流电【diàn】能的频率可【kě】分【fèn】为【wéi】工频逆变器、中频逆器【qì】和高频逆【nì】变器。工频逆变器的频率为50～60Hz的逆变器，中【zhōng】频【pín】逆变【biàn】器的频率【lǜ】一般为400Hz到十几【jǐ】kHz，高频逆变器的【de】频率一【yī】般为十几kHz到MHz。
2.按【àn】逆【nì】变器输出【chū】的【de】相数可分为单相逆变器、三相逆【nì】变器和多相逆变器
3.按照【zhào】逆【nì】变器输【shū】出电能的去向可分为有源【yuán】逆变器【qì】和无源逆变器。将逆变器输出的电能向【xiàng】工【gōng】业电网输送【sòng】的逆变器，称为有源逆【nì】变器【qì】;将逆变【biàn】器输出的电能【néng】输向某种【zhǒng】用电负载的逆变器称为【wéi】无源逆【nì】变器。
4.按逆变器主【zhǔ】电路的形式可【kě】分为单端【duān】式【shì】逆变器、推挽式逆变器【qì】、半桥式逆变器【qì】和【hé】全桥式【shì】逆变器。
5.按逆变器主【zhǔ】开关【guān】器件的类【lèi】型可【kě】分【fèn】为晶闸管逆【nì】变器【qì】、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极【jí】晶体管【guǎn】(IGBT)逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆【nì】变器和“全控制【zhì】”逆变【biàn】器两【liǎng】大【dà】类。前【qián】者，不具【jù】备自关【guān】断能力，元器件在导通后即失【shī】去控制作用，故称之为“半【bàn】控型”普通【tōng】晶闸【zhá】管即属于这一类【lèi】;后者，则【zé】具有自关断【duàn】能力，即【jí】无器件的导通和关【guān】断均可【kě】由控制极加以控制，故称之为“全【quán】控型”，电力场效应晶体【tǐ】管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均【jun1】属【shǔ】于这一类。
6.按直【zhí】流电【diàn】源可分为电压源型逆变【biàn】器(VSI)和电流源【yuán】型逆变器(CSI)。前【qián】者，直流【liú】电压近于恒定，输【shū】出电【diàn】压为交变【biàn】方波【bō】;后者，直【zhí】流电流近于恒定，输也电流为交变方波。
7.按逆【nì】变器输出【chū】电压或电【diàn】流【liú】的波形可分为正【zhèng】弦波输出逆变【biàn】器【qì】和非正弦波输出逆变器。
8.按逆【nì】变器控【kòng】制方式可分为调频【pín】式(PFM)逆变器【qì】和调脉宽式(PWM)逆变【biàn】器。
9.按逆变器【qì】开关电路工作方式可分为谐振式逆变【biàn】器，定频【pín】硬开关式【shì】逆变器和定频软开关式逆【nì】变器【qì】。
10.按逆变器换流【liú】方式可分为【wéi】负载换流【liú】式逆变【biàn】器和自换流式逆变器。
光伏逆变器的基本结构
逆【nì】变器的直接功能是【shì】将直【zhí】流【liú】电能变换成为交流电能【néng】，逆变装置【zhì】的核心，是逆变开关电路【lù】，简【jiǎn】称为逆变【biàn】电路。该电路【lù】通过【guò】电力电子开【kāi】关【guān】的导通与关断【duàn】，来完成逆变的功能【néng】。电力【lì】电子开关器件的通断，需要一定的驱动【dòng】脉冲，这【zhè】些脉冲可能通过改变一个【gè】电压信号来【lái】调节。产生和调【diào】节脉冲【chōng】的【de】电路，通常称为控制【zhì】电【diàn】路或控制【zhì】回路。逆变装【zhuāng】置的基本【běn】结构，除上述的逆变电路和【hé】控【kòng】制电路外，还【hái】有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等。
光伏逆变器的工作原理
1.全控型光伏逆变器工作【zuò】原理：为【wéi】通常使用【yòng】的单【dān】相输【shū】出的全桥逆变主电路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14，并由【yóu】PWM脉宽【kuān】调制控制IGBT管的导通或截止。当逆变器电路接上直流电源后，先由Q11、Q14导通，Q1、Q13截止，则【zé】电流由直流电源【yuán】正极输出【chū】，经Q11、L或感、变压器初级【jí】线圈【quān】图9-21，到Q14回到电源负【fù】极当Q11、Q14截止后【hòu】，Q12、Q13导【dǎo】通，电流从电【diàn】源正极经Q13、变压【yā】器初级线圈9-21电感到Q12回到电源负极。此时【shí】，在变【biàn】压器初【chū】级线【xiàn】圈上，已形成正负交变方波【bō】，利用【yòng】高【gāo】频PWM控制，两【liǎng】对IGBT管【guǎn】交【jiāo】替重【chóng】复，在变压器上产生交【jiāo】流【liú】电【diàn】压。由于LC交流滤波器作用，使【shǐ】输出端形成正弦波【bō】交流电【diàn】压。当Q11、Q14关【guān】断时，为了释放储存能量，在IGBT处并联二级管D11、D12使能量返【fǎn】回到【dào】直流【liú】电源中去。
2.半控型光伏【fú】逆变【biàn】器工作原理：半控型逆变【biàn】器采用晶闸管元件。Th1、Th2为交替工【gōng】作【zuò】的晶闸管，设Th1先触发导通，则电流通过【guò】变【biàn】压器流经Th1，同时【shí】由【yóu】于变压器的感【gǎn】应作【zuò】用，换向电【diàn】容器C被【bèi】充【chōng】电到【dào】大的2倍的电源电压。按着【zhe】Th2被触发导通【tōng】，因【yīn】Th2的阳极加反向偏压Th1截【jié】止，返【fǎn】回阻断【duàn】状【zhuàng】态。这样，Th1与Th2换流，然【rán】后【hòu】电容器C又反【fǎn】极【jí】性充【chōng】电【diàn】如此交替触发晶闸管流交【jiāo】替流向变压器的【de】初级，在【zài】变压【yā】器的次级得到交流电，在电路中，电【diàn】感L可以限制换【huàn】向电容C的【de】放电电流，延长放电时间，保证电路关断时间【jiān】大于晶【jīng】闸管的关断时间，而不需容量很【hěn】大的【de】电容器。D1和D2是【shì】2只反馈二极管，可将电【diàn】感L中【zhōng】的能量释放，将换向剩余的能量送回电源，完成能量的反馈【kuì】作用。
在规定【dìng】的输入【rù】直流电压允许【xǔ】的波动范围内，它表示【shì】逆变器【qì】应能【néng】输出的【de】额【é】定电压值【zhí】。对输出额定【dìng】电压值的稳【wěn】定准确度一般有如下规定：
(1)在稳态运行时，电压波动范【fàn】围应有【yǒu】一个限定【dìng】，例如其【qí】偏差不超过【guò】额定【dìng】值的±3%或【huò】±5%。
(2)在负载突变(额定【dìng】负载0%→50%→100%)或有其他干扰【rǎo】因【yīn】素影响的动态情况下，其输【shū】出电【diàn】压偏差不应超过【guò】额定值的±8%或【huò】±10%。
2.输出电压的不平衡度
在正常【cháng】工作条件【jiàn】下，逆【nì】变器输出【chū】的三相电【diàn】压不【bú】平衡度(逆【nì】序分量对正序分【fèn】量之比)应不超过一个规定值，一【yī】般以%表示，如5%或8%。
3.输出电压的波形失真度
当【dāng】逆变器输出电压为正弦【xián】度时，应规定允许的最大波【bō】形失真度(或谐【xié】波【bō】含【hán】量)。通常以输【shū】出电压的总波形失【shī】真度表示，其值不【bú】应【yīng】超过5%(单【dān】相输出【chū】允许10%)。
4.额定输出频率
逆变器输出交流电压的频【pín】率应是【shì】一【yī】个相对稳定【dìng】的【de】值，通常为工频【pín】50Hz。正【zhèng】常工作【zuò】条件【jiàn】下其偏差应在±1%以内。
5.负载功率因数
表征逆变器带【dài】感性【xìng】负载或容性负【fù】载【zǎi】的能【néng】力。在正弦波条【tiáo】件下，负载功率因数为0.7～0.9(滞后)，额定值为【wéi】0.9。
6.额定输出电流(或额定输出容量)
表示在规【guī】定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有【yǒu】些逆变【biàn】器产品给出的【de】是额定输出容量，其单位以VA或【huò】kVA表【biǎo】示。逆变【biàn】器的额定【dìng】容量是当输出功率【lǜ】因数【shù】为【wéi】1(即纯阻性负载【zǎi】)时【shí】，额定输【shū】出电【diàn】压为额定【dìng】输出【chū】电【diàn】流的乘积。
7.额定输出效率
逆变器的效率【lǜ】是在规定的工【gōng】作【zuò】条件【jiàn】下，其输出功率对输入【rù】功率之【zhī】比【bǐ】，以%表示逆变【biàn】器在额定输出【chū】容【róng】量【liàng】下的效率为【wéi】满负【fù】荷效率，在10%额定输出容量的效率为低【dī】负荷效率。
8.保护
(1)过【guò】电压保【bǎo】护：对于没【méi】电压【yā】稳定措施的逆【nì】变器，应有输出过电【diàn】压防【fáng】护措施，以使负截免受输出过电【diàn】压的损【sǔn】害。
(2)过电流保护：逆变器的过电流保护，应能保证在【zài】负【fù】载【zǎi】发生短路或【huò】电流超过允许【xǔ】值【zhí】时及时动作，使其免受浪涌【yǒng】电【diàn】流的损伤【shāng】。
9.起动特性
表征逆变器带【dài】负载起动【dòng】的能力和动态工作【zuò】时的【de】性能。逆【nì】变器应保证【zhèng】在额定负载下可靠起动。
10.噪声
电【diàn】力电【diàn】子【zǐ】设备中的变压【yā】器、滤波电感【gǎn】、电磁【cí】开关及风扇等部件均会产【chǎn】生噪声。逆变器正常运行时，其噪声【shēng】应【yīng】不超过80dB，小型逆变器的【de】噪声应不超过65dB。
对于大功率光伏发电系【xì】统【tǒng】和联网型【xíng】光伏发电系统逆【nì】变器【qì】的波形失真度和【hé】噪声水平等技术【shù】性【xìng】能也十分【fèn】重要，在选用离网型光伏发电系【xì】统用的逆变器时还应注意以下几点【diǎn】：
(1)应具有【yǒu】足够的额定输出容量和负载能力。逆变器的选用，首先要考虑具有足够的额定容量，以满足最大负荷下设备对电【diàn】功率的要【yào】求。对于以【yǐ】单【dān】一设备为【wéi】负载【zǎi】的逆变【biàn】器【qì】，其【qí】额【é】定容【róng】量的选取较为【wéi】简单【dān】，当用【yòng】电设【shè】备为纯阻性负载或功率因数【shù】大于【yú】0.9时，选取【qǔ】逆变器的额定容量为电设备容量【liàng】的【de】1.1～1.15倍即可。在逆【nì】变器以多个设备为负载时，逆变【biàn】器容量的选取【qǔ】要考虑【lǜ】几【jǐ】个用电设备【bèi】同【tóng】时工作【zuò】的可能性，即“负载同时系数【shù】”。
(2)应【yīng】具有较高的【de】电压稳定性能。在离网【wǎng】型光伏【fú】发电系统中均以蓄电【diàn】池【chí】为【wéi】储能设备。当标称电压为【wéi】12V的蓄电池【chí】处于【yú】浮【fú】充【chōng】电状态时【shí】，端电压可达13.5V，短时间【jiān】过充电状态可达15V。蓄电【diàn】池带【dài】负荷放电【diàn】终【zhōng】了【le】时端电压可降至10.5V或更低。蓄电池端电压的【de】起伏可达标称电压的30%左右。这就要求逆【nì】变器具【jù】有较好【hǎo】的调压性能，才【cái】能保证光伏发电系统以稳【wěn】定【dìng】的【de】交流电压供电【diàn】。
(3)在各种负载下具有高效率或【huò】较高【gāo】效率【lǜ】。整机【jī】效率高【gāo】是光伏发电用逆【nì】变器区别于【yú】通用型逆变【biàn】器的一个【gè】显著特点，10kW级的通用型【xíng】逆变器实际【jì】效率只有70%～80%将其用于光【guāng】伏发电系统时将带【dài】来总【zǒng】发电量20%～30%的电能【néng】损耗。因此光伏【fú】发电【diàn】系统专用【yòng】逆【nì】变【biàn】器在设计中应特别【bié】注意减少【shǎo】自身功率损耗，提高整【zhěng】机效率，这是提高光伏【fú】发电系统【tǒng】技术经济指【zhǐ】标的一项【xiàng】重要措施。在整机效率【lǜ】方面对光伏发电专用逆变器的要求是【shì】：kW级以下逆变器额【é】定负荷效率≥80%～85%，低负荷效【xiào】率≥65%～75%;10kW级逆变器额定负【fù】荷【hé】效率≥85%～90%，低负荷效率【lǜ】≥70%～80%。
(4)应【yīng】具有良好的【de】过电流保【bǎo】护与短路保护功能。光伏发电系统正常运【yùn】行过程中【zhōng】，因负【fù】载【zǎi】故障、人员误操作及【jí】外界干扰【rǎo】等【děng】原因而引起的【de】供电系统【tǒng】过电流【liú】或短路，是完全可能的。逆变器对外【wài】电路【lù】的过电电流及短路现【xiàn】象最为敏感，是光伏【fú】发电系统中的薄弱环节。因此，在选用【yòng】逆变【biàn】器时，必【bì】须要求具备【bèi】有良好【hǎo】的对过电流及短路的【de】自我保【bǎo】护功能。
(5)维【wéi】护方便。高质量的逆变器在运行若干年【nián】后，因元器【qì】件失效而出【chū】现故障，应属于正【zhèng】常现【xiàn】象。除【chú】生产厂家需有良好的售【shòu】后服务系【xì】统外，还要求生产厂家在逆变器生产工艺、结构及元器件选型【xíng】方面【miàn】具有良好的可维护性。例如，损坏元器【qì】件【jiàn】有充足的备件或【huò】容易买到，元器件的【de】互换性好;在工艺结【jié】构上，元器件容易拆【chāi】装【zhuāng】，更【gèng】换方便【biàn】。这样，即使【shǐ】逆变【biàn】器出现故【gù】障，也可迅速【sù】恢【huī】复【fù】正【zhèng】常。
逆变器的使用与维护检修
使用
1.严格按照【zhào】逆【nì】变器使【shǐ】用维护【hù】说明书的要求进行设【shè】备的【de】连【lián】接和安装。在安【ān】装【zhuāng】时，应认真检查线径是否符合要求，各部件及端【duān】子【zǐ】在运输中有否松动【dòng】，应绝【jué】缘处是【shì】否绝缘良【liáng】好，系统的接【jiē】地是否符合规定。
2.应严格【gé】按照逆【nì】变器使用维【wéi】护说明【míng】书的【de】规定操作【zuò】使用。尤其【qí】是在开机前要注意输入【rù】电压【yā】是否正常，在【zài】操作时【shí】要注意开关【guān】机【jī】的顺序是否正确，各表头和指示灯的指示是【shì】否正常。
3.逆变器一般均有断【duàn】路【lù】、过电流、过电压【yā】、过热等项【xiàng】目的自【zì】动保护，因此在发生这些现象【xiàng】时【shí】，无需人工停机【jī】;自动保护的保护点【diǎn】，一般在出厂时已【yǐ】设定好，无需【xū】再行【háng】调整。
4.逆变器机柜内有高【gāo】压，操作人【rén】员【yuán】一般不得打开柜门，柜【guì】门平时应锁死【sǐ】。
5.在室温超过30℃时，应采【cǎi】取散热降温措【cuò】施【shī】，以【yǐ】防止设【shè】备【bèi】发生故障，延长设备使用寿【shòu】命【mìng】。
维护检修
1.应【yīng】定期检查逆变器【qì】各【gè】部分的【de】接线是否牢固，有无松动现【xiàn】象，尤其应【yīng】认真【zhēn】检【jiǎn】查风扇、功率模块、输入端子【zǐ】、输出【chū】端子【zǐ】以及接地等。
2.一【yī】旦【dàn】报【bào】警停机，不准马上开机，应查【chá】明原【yuán】因【yīn】并修复后【hòu】再行开机，检查应严【yán】格按逆【nì】变器维护手册的规定步骤进行。
3.操作人员必须经过【guò】专门培训，能够判断一般故障的产生原因【yīn】，并能进【jìn】行排除【chú】，例如【rú】能【néng】熟【shú】练地更换【huàn】保险丝、组【zǔ】件【jiàn】以及损【sǔn】坏的电路【lù】板等。未经培训的人【rén】员，不得上岗【gǎng】操作<使用设备。
4.如发生不易【yì】排除的事故或事【shì】故的原【yuán】因不【bú】清，应做好事故【gù】详细记录，并及时通知【zhī】逆变器生产【chǎn】厂【chǎng】家【jiā】给予解决。
来源：索比光伏网
