光伏逆变器的概念理解
通常，把将交流电能变换【huàn】成直流电能的过【guò】程称为整【zhěng】流【liú】，把完成【chéng】整【zhěng】流功能的电路称【chēng】为【wéi】整流电路，把【bǎ】实现整【zhěng】流过程的装置称为整流设备或整流器。与【yǔ】之相对应，把将直流电能变换【huàn】成交流电能的过【guò】程【chéng】称为逆变，把【bǎ】完成逆【nì】变功能的【de】电路【lù】称为逆变电路，把实现逆【nì】变【biàn】过程的【de】装置称为逆变设备或逆变器。
光伏逆变器分类详解
1.按逆【nì】变器【qì】输【shū】出交【jiāo】流电能的频率可分为工频逆变器、中【zhōng】频逆【nì】器和【hé】高频逆变器。工频逆【nì】变器【qì】的频率为50～60Hz的逆变器，中频逆变【biàn】器的频率一般为400Hz到十【shí】几kHz，高【gāo】频逆变器的频率一般【bān】为十几kHz到MHz。
2.按逆变【biàn】器输出的相数可分【fèn】为单相逆【nì】变器、三相逆【nì】变器和多相逆变【biàn】器
3.按【àn】照逆变【biàn】器输【shū】出电能的去向可分为有源逆变器【qì】和【hé】无源逆变器。将【jiāng】逆变器输【shū】出的电能向工【gōng】业电网输送的逆变器，称为有源逆【nì】变【biàn】器【qì】;将逆变器输出的电【diàn】能输向某【mǒu】种用电负载的【de】逆变器称为无源逆变【biàn】器。
4.按逆变器主【zhǔ】电【diàn】路的【de】形【xíng】式可【kě】分【fèn】为单【dān】端式逆变器、推挽式逆变器、半桥式逆变【biàn】器和全桥式逆变器。
5.按逆变器主开【kāi】关器件的类型可分为晶闸管逆变器【qì】、晶体管逆变器、场效【xiào】应逆变【biàn】器和绝缘栅【shān】双极晶体【tǐ】管(IGBT)逆变器等【děng】。又可将【jiāng】其归纳为“半控型”逆【nì】变器和“全控制”逆变器两大【dà】类。前者，不具备【bèi】自【zì】关【guān】断能【néng】力，元器件在【zài】导通【tōng】后即失去控制作用【yòng】，故称之为“半控型”普通晶闸【zhá】管即属于这一类;后【hòu】者【zhě】，则具有自【zì】关断能力，即【jí】无器件的导通和关断均可由控制极加【jiā】以【yǐ】控制，故称之为“全控型”，电力【lì】场【chǎng】效应晶体【tǐ】管【guǎn】和绝缘栅双权晶体管【guǎn】(IGBT)等均属【shǔ】于这一类。
6.按直流电源【yuán】可【kě】分为电压源型逆变器(VSI)和电【diàn】流源型逆变器(CSI)。前【qián】者【zhě】，直流【liú】电压【yā】近于恒定，输出电压为交变方波;后者【zhě】，直流电【diàn】流近于【yú】恒定，输也电流为交变方【fāng】波。
7.按逆变器输出电【diàn】压或电流的波形【xíng】可【kě】分为正弦波输出逆变器【qì】和非正【zhèng】弦波【bō】输出逆【nì】变器。
8.按逆【nì】变器控【kòng】制方式可分【fèn】为调频式(PFM)逆变【biàn】器和调脉宽式(PWM)逆【nì】变器。
9.按【àn】逆变器开关电路【lù】工作方式可【kě】分为【wéi】谐振式逆变器【qì】，定频硬开关【guān】式逆变器和定【dìng】频软开关式逆变器。
10.按逆变器【qì】换【huàn】流方式【shì】可分为【wéi】负载换【huàn】流式逆变器【qì】和自换流式逆变器。
光伏逆变器的基本结构
逆【nì】变器的【de】直接功能是【shì】将直流电能变换成为交【jiāo】流【liú】电【diàn】能，逆变【biàn】装置的【de】核心，是逆变开关电路【lù】，简称【chēng】为逆变电路。该电【diàn】路通【tōng】过电力【lì】电子开关的导通与关【guān】断，来完成逆变的功【gōng】能。电力电子开关器件的通断【duàn】，需要一定的驱动脉【mò】冲，这些脉【mò】冲可【kě】能通过改变一个电压信号来调【diào】节。产生【shēng】和调节脉冲【chōng】的电【diàn】路，通【tōng】常称为控制电路或控【kòng】制回路。逆变【biàn】装置的【de】基本【běn】结构，除上述的逆变电路和控制电路外，还有保护电路、输出【chū】电【diàn】路、输入电路、输【shū】出电路【lù】等【děng】。
光伏逆变器的工作原理
1.全控型光伏逆变器工作原理：为【wéi】通常使用的单相输出【chū】的全桥逆变主电【diàn】路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14，并由PWM脉宽调【diào】制控制IGBT管的【de】导【dǎo】通或【huò】截止。当逆变器【qì】电路【lù】接上直流电源【yuán】后【hòu】，先【xiān】由Q11、Q14导通，Q1、Q13截止，则【zé】电流由直流【liú】电源正极输出，经Q11、L或【huò】感、变压器初【chū】级线圈图9-20，到【dào】Q14回到电源负极当Q11、Q14截止【zhǐ】后，Q12、Q13导通，电流【liú】从【cóng】电源【yuán】正极【jí】经Q13、变压器初【chū】级线圈9-20电感到Q12回到电【diàn】源负极。此时，在变压【yā】器初级线圈上，已形成正负交变方波，利【lì】用高【gāo】频PWM控【kòng】制，两对【duì】IGBT管交替重复，在变压器上【shàng】产生交流电【diàn】压。由于LC交流滤波器作用，使【shǐ】输出端【duān】形成正弦波交流电压【yā】。当Q11、Q14关【guān】断时，为了释放储存能量，在【zài】IGBT处并联【lián】二级管【guǎn】D11、D12使【shǐ】能量【liàng】返回到【dào】直流电【diàn】源中去。
2.半【bàn】控型光伏【fú】逆变器工作原理：半【bàn】控型逆变器【qì】采用晶闸管元件。Th1、Th2为交替工作的晶闸管【guǎn】，设【shè】Th1先触【chù】发【fā】导【dǎo】通，则【zé】电流通【tōng】过变压器【qì】流经Th1，同【tóng】时由于变压【yā】器【qì】的感应作用，换向电容器C被充电到大的2倍【bèi】的电源电压。按【àn】着【zhe】Th2被触发导通，因Th2的阳极加反向偏压Th1截【jié】止，返【fǎn】回阻断状态。这样，Th1与Th2换流，然后电容器C又反极性充电如此交【jiāo】替触发晶【jīng】闸管流交替流【liú】向变压器的【de】初级，在【zài】变压器的次级得到交流电，在电路【lù】中，电感L可以【yǐ】限制换向电容C的放电电流【liú】，延长放电【diàn】时间【jiān】，保证电路关断时间大于晶闸管的【de】关断【duàn】时【shí】间，而不需容量【liàng】很【hěn】大的电容器。D1和D2是2只【zhī】反馈【kuì】二极管，可将电感L中的【de】能【néng】量释放【fàng】，将换向剩余【yú】的能【néng】量送回【huí】电源，完成能量的反馈作【zuò】用。
在【zài】规定的输【shū】入直流电压允许的波动【dòng】范围内，它表示逆变器应【yīng】能输出的额【é】定电【diàn】压值【zhí】。对【duì】输出【chū】额定电压值的稳定【dìng】准确度【dù】一般有如下规定：
(1)在【zài】稳【wěn】态【tài】运【yùn】行时，电压波动范围应有一个限【xiàn】定，例如其偏差【chà】不超过额定值的±3%或【huò】±5%。
(2)在负【fù】载【zǎi】突变(额定负载0%→50%→100%)或有其他干扰因素影响【xiǎng】的【de】动态情况下，其输出【chū】电压偏差【chà】不应超【chāo】过额定【dìng】值的【de】±8%或±10%。
2.输出电压的不平衡度
在正常工作条件下【xià】，逆变器【qì】输出的三相电压不平【píng】衡度(逆序分量【liàng】对【duì】正序分量之比【bǐ】)应不超【chāo】过一【yī】个规定值【zhí】，一般以%表示，如5%或8%。
3.输出电压的波形失真度
当逆变器输【shū】出电压为正【zhèng】弦度时【shí】，应规定允许的【de】最大【dà】波形【xíng】失真度(或谐波含量【liàng】)。通常【cháng】以输出电【diàn】压的总波形失真度表示【shì】，其值不应超过5%(单相输出允【yǔn】许10%)。
4.额定输出频率
逆【nì】变【biàn】器输【shū】出【chū】交流电压的频率应是一个相对稳定的值，通【tōng】常为工频50Hz。正常工作条件下【xià】其【qí】偏差【chà】应在【zài】±1%以内。
5.负载功率因数
表征逆变器带感性负载或容性【xìng】负载【zǎi】的【de】能力。在正弦【xián】波条件下，负载功率【lǜ】因【yīn】数为0.7～0.9(滞后)，额定值【zhí】为0.9。
6.额定输出电流(或额定输出容量)
表示在规定【dìng】的负载功率因【yīn】数范围内逆变器的额定输出电流【liú】。有些【xiē】逆【nì】变器产品给出的是额定输出容量，其【qí】单位以VA或kVA表【biǎo】示。逆变器的额【é】定【dìng】容量是当输出功率【lǜ】因数为【wéi】1(即纯【chún】阻性负载)时，额定输出电压为【wéi】额定【dìng】输出电流【liú】的乘积。
7.额定输出效率
逆【nì】变器的效率是在规定的【de】工作条件下，其输出【chū】功【gōng】率【lǜ】对【duì】输入功率之比，以%表示逆变器在【zài】额定输出容量下的【de】效率为满负荷【hé】效率【lǜ】，在10%额定【dìng】输出容量【liàng】的效率为低负【fù】荷效率【lǜ】。
8.保护
(1)过电压保【bǎo】护：对于【yú】没电压【yā】稳定措施的逆变器，应有输出过电压防护措施【shī】，以使负截免受【shòu】输【shū】出【chū】过电压的损害【hài】。
(2)过电流保护：逆【nì】变器的【de】过电流【liú】保护，应能保证在【zài】负载【zǎi】发生短【duǎn】路【lù】或电流超过允许值时【shí】及【jí】时动作，使其免受浪涌电流的损伤。
9.起动特性
表征逆变器【qì】带负【fù】载【zǎi】起动的能力和动态【tài】工【gōng】作时【shí】的性能。逆变器【qì】应保证在额定负载下可靠起动【dòng】。
10.噪声
电力电【diàn】子设备中的【de】变压器、滤波电感、电磁开【kāi】关及【jí】风扇等部件均会产【chǎn】生【shēng】噪声。逆变器正常运行时【shí】，其【qí】噪声应不超过80dB，小【xiǎo】型逆变器的噪声应【yīng】不【bú】超过65dB。
对于大功率光伏发电系统和联网【wǎng】型光伏发电系统逆变器【qì】的波形失真【zhēn】度【dù】和噪声水【shuǐ】平【píng】等技术性能也十分【fèn】重要，在选用离网型光伏发电系统【tǒng】用的【de】逆变器时还【hái】应注【zhù】意以下几点：
(1)应具有足够【gòu】的额【é】定输出容量【liàng】和负载【zǎi】能力。逆变器的【de】选用【yòng】，首先【xiān】要考虑具有足够的额定容量，以满足最大负【fù】荷下设备【bèi】对电功【gōng】率【lǜ】的要求。对于以【yǐ】单一设备为负载的逆变器，其额【é】定容【róng】量【liàng】的【de】选取较【jiào】为简单，当用【yòng】电设备为纯【chún】阻性负载或功率因数大于0.9时，选取逆变【biàn】器的【de】额【é】定容量【liàng】为电设备容量的1.1～1.15倍【bèi】即可。在逆变【biàn】器以多个设【shè】备为负载【zǎi】时，逆变器容量的【de】选取要考虑几个用电设备同时工【gōng】作的可【kě】能性，即“负载同【tóng】时系数”。
(2)应具有【yǒu】较高的【de】电压稳【wěn】定性能。在离网型光伏【fú】发电系统中均以蓄电池为储能设备。当【dāng】标【biāo】称电压为【wéi】12V的蓄【xù】电池处于浮【fú】充电【diàn】状态时，端电压【yā】可达【dá】13.5V，短时间过充电状态可达【dá】15V。蓄电【diàn】池【chí】带负荷【hé】放电终了【le】时端电压可降【jiàng】至【zhì】10.5V或更低。蓄电池端电压的起【qǐ】伏可达标称电压的30%左右【yòu】。这就要求逆变器具有较好【hǎo】的【de】调压【yā】性能，才能保【bǎo】证光伏发【fā】电系统以稳定的交流电压供电。
(3)在各【gè】种负载下具有高效率或【huò】较高效率。整机【jī】效率高是光伏发【fā】电用逆变器区别于通用型逆变器的一【yī】个显著特点，10kW级【jí】的通用型逆【nì】变器【qì】实际效率只有70%～80%将其用于光【guāng】伏发电系统时【shí】将带【dài】来【lái】总发电量20%～30%的电能损【sǔn】耗。因此光【guāng】伏【fú】发电系统专用逆变器在设【shè】计中应特别注意【yì】减少自【zì】身功【gōng】率损耗，提【tí】高整机效率，这【zhè】是提【tí】高光伏【fú】发电系统技术经济【jì】指标【biāo】的【de】一项重【chóng】要措施。在整机效率方面对光伏发电专用逆变器的【de】要求是：kW级【jí】以【yǐ】下逆变器额定负荷效【xiào】率≥80%～85%，低负荷效率≥65%～75%;10kW级【jí】逆变器额【é】定负荷效率≥85%～90%，低负荷效率≥70%～80%。
(4)应【yīng】具有良好的过电流【liú】保护与短路保【bǎo】护功能。光伏发【fā】电【diàn】系统正【zhèng】常运行过程中，因负【fù】载故障【zhàng】、人员【yuán】误操作及外界干扰等原因而引【yǐn】起的供电系【xì】统过电流或短路，是完全可能的。逆变器【qì】对【duì】外电路的过电【diàn】电流及短【duǎn】路现象最为敏感，是光【guāng】伏发电系【xì】统中的薄弱环节。因【yīn】此，在选用逆变器时，必须要求具【jù】备有良好的对过电流【liú】及【jí】短路的自【zì】我保护功能。
(5)维护方便。高【gāo】质量的逆变【biàn】器在运行若干年后，因【yīn】元器件【jiàn】失效而出现故障，应属【shǔ】于【yú】正常现象。除【chú】生产厂家需有良好的售【shòu】后服务系统外，还要【yào】求【qiú】生产厂家在【zài】逆【nì】变【biàn】器生【shēng】产工【gōng】艺、结构及元器【qì】件选型方面具【jù】有良好的可维护【hù】性。例如【rú】，损坏元器件有充足的备件或容易买【mǎi】到，元【yuán】器件的互换性好;在工艺结构上，元器【qì】件容易拆装，更【gèng】换【huàn】方便。这样，即使逆变器出现故障，也可【kě】迅速恢【huī】复正常【cháng】。
逆变器的使用与维护检修
使用
1.严格按照逆变器【qì】使用维护【hù】说明书的要求进行设【shè】备的【de】连接【jiē】和安装。在安装时，应认真检查【chá】线径【jìng】是【shì】否符合要【yào】求，各【gè】部件及【jí】端子在运输中【zhōng】有否【fǒu】松【sōng】动，应绝缘处是否绝缘良好，系【xì】统的接地是否符合规定。
2.应严格按照逆【nì】变【biàn】器使【shǐ】用维【wéi】护说明【míng】书的规定操作使【shǐ】用。尤其是在开机前【qián】要注意【yì】输入电压是【shì】否正常，在操作时【shí】要注意【yì】开关机的顺序是否正确，各表【biǎo】头和指示【shì】灯的指示【shì】是否正常。
3.逆变器一般均有【yǒu】断【duàn】路、过电流、过【guò】电压、过热等项目的自动保护，因此【cǐ】在发生【shēng】这些现【xiàn】象时，无需人工【gōng】停机;自动保护【hù】的保【bǎo】护点，一般【bān】在出厂时已【yǐ】设定好，无需再行调整【zhěng】。
4.逆变器机柜【guì】内有高压【yā】，操【cāo】作人员一般不得打开柜【guì】门，柜门平时应锁死。
5.在室温【wēn】超过【guò】30℃时，应采取散热降温措施【shī】，以防【fáng】止设备发生【shēng】故障，延长设备【bèi】使用寿命。
维护检修
1.应定期【qī】检查逆【nì】变器各部分的接线【xiàn】是否【fǒu】牢固，有无松【sōng】动现【xiàn】象，尤其应【yīng】认真检【jiǎn】查风扇、功率模块【kuài】、输入端子、输出端子以及接地等【děng】。
2.一【yī】旦报警停机【jī】，不准马上开机，应查明【míng】原因【yīn】并修复后再行开【kāi】机，检查【chá】应严格按逆变器维【wéi】护手册【cè】的规定步骤进【jìn】行。
3.操作人员【yuán】必须经过【guò】专门培训，能【néng】够判断一般【bān】故障的产生原因【yīn】，并能进行排【pái】除，例如能熟【shú】练地【dì】更换保险丝、组【zǔ】件以及【jí】损【sǔn】坏的电路板等【děng】。未经【jīng】培训的人员，不得上岗操【cāo】作【zuò】<使用设备。
4.如【rú】发生不【bú】易排除的【de】事故或事【shì】故【gù】的原【yuán】因不清，应做好事故详细记录，并及时通知逆变器生产厂家给予解【jiě】决。
来源：索比光伏网
