淺談光伏逆變器

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1、淺談關(guān)于光伏逆變器1、引言：隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷提高，我們対能源的需求越來(lái)越多，傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng)不能滿足要求，尤其是燃燒化石能源會(huì)給環(huán)境帶來(lái)巨大的污染，不斷籠罩我們的霧霾給人家敲響了警鐘，尋找優(yōu)質(zhì)的替代能源成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。在可再生資源屮，太陽(yáng)能光伏發(fā)電是其屮最有利用價(jià)值的能源z—,它的開(kāi)發(fā)成本比水電低，對(duì)電網(wǎng)的沖擊比風(fēng)電小，沒(méi)有噪音。我國(guó)的太陽(yáng)能資源非常豐富，在我國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能潛力巨大。伴隨科技的發(fā)展，大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)已取代小功率離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)成為主流。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器起著承前啟后的關(guān)鍵作用，卜?面我

2、們就討論一下逆變器的工作原理和兒個(gè)參數(shù)概念的理解。2、逆變器的基本原理：我們把交流電經(jīng)二極管整流變?yōu)橹绷麟姷倪^(guò)程稱為整流，把直流電變?yōu)榻涣麟姷倪^(guò)程是一個(gè)逆向的整流過(guò)程，稱為逆變，它的簡(jiǎn)單原理如下圖，開(kāi)關(guān)SI,、S4閉合，同吋S2、S3打開(kāi)，負(fù)載獲得的電壓為正。則當(dāng)S2、S3閉合，同時(shí)SI、S4打開(kāi)時(shí)，負(fù)載獲得電壓為負(fù)。和VT3截至；令VT1和VT4的控制電壓UG1和UG4為正值，使VT1和VT4導(dǎo)通。貝lj在此時(shí)I'可段內(nèi)VT1和VT4導(dǎo)通后，電流的流通路徑為：E+->VTlf負(fù)載->VT4->E-O如果忽略VT1和

3、VT4導(dǎo)通后的壓降，則負(fù)載電壓為E。隨后控制電壓為負(fù)，四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件均截止。然后令VT1和VT4的控制電壓UG1和UG4為負(fù)值，使VT1和VT4截至；令VT2和VT3的控制電壓UG2和UG3為正值，使VT2和VT3導(dǎo)通。則在此時(shí)間段內(nèi)VT2和VT3導(dǎo)通后，電流的流通路徑為：E+-VT3-負(fù)載fVT2?E-。如來(lái)忽略VT2和VT3導(dǎo)通后的壓降，則負(fù)載電壓為-E,隨后控制電壓為負(fù)，四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件均截止。若電路按上述方式周而復(fù)始地工作，則在負(fù)載兩端獲得交變電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流變交流的FI的。如圖所示，圖中四個(gè)二極管VD1

4、-VD4是電路的必備原件，通常情況下逆變器所帶負(fù)荷為感性。使VT1和VT4關(guān)斷時(shí)，由VD2和VD3為其感性負(fù)載中的電感鎖儲(chǔ)存能量釋放I叫電源E提供通路。同理，在VT2和VT3關(guān)斷時(shí)，VD1和VD2也起同樣的作用。如果電路中不接入二極管，則在功率開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷瞬間，會(huì)因電感的作用使其兩端呈現(xiàn)極高的電壓尖峰，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)器件擊穿損壞。光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量比較大時(shí)，需要采用三相逆變電路。三相逆變電路可用三個(gè)單相逆變器紐成，逆變器的觸發(fā)脈沖相差120°（超前或滯后），以便獲得平衡的輸岀。3、關(guān)于逆變器的轉(zhuǎn)換效率上面我們討論

5、了逆變器如何將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，那么它的轉(zhuǎn)換能力怎樣衡量呢，我們就要引入逆變器轉(zhuǎn)換效率這個(gè)概念。逆變器的轉(zhuǎn)換效率指逆變器將太陽(yáng)能面板發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換成電力的效率。逆變器發(fā)揮著將太陽(yáng)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)的作川。逆變器的轉(zhuǎn)換效率髙，則供自家使用及岀售電力的能力就高，盈利能力也就高。實(shí)際上逆變器的轉(zhuǎn)換效率是指逆變器將輸入的直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率的比值。即逆變器接受多大輸入直流功率通過(guò)內(nèi)部的逆變，再經(jīng)過(guò)部分濾波輸出到電網(wǎng)的交流功率Z間的一個(gè)比值。然而逆變器的這種轉(zhuǎn)換效率永遠(yuǎn)都小于1

6、,也就說(shuō)明逆變器內(nèi)部的逆變電路以及相關(guān)器件都有一定的損耗，需要消耗部分能量，所以輸出功率都會(huì)比輸入功率要小。整機(jī)轉(zhuǎn)換效率數(shù)學(xué)表達(dá)公式：逆變器轉(zhuǎn)換效率=逆變器輸出功率/逆變器肓流輸入功率x100%o我們?cè)跍y(cè)試逆變器的轉(zhuǎn)換效率時(shí)，盂要綜合考慮，并不僅僅是測(cè)試逆變器的最大效率。對(duì)于逆變器的每個(gè)負(fù)載都會(huì)測(cè)試，得到逆變器的整個(gè)負(fù)載的效率曲線。因?yàn)槟孀兤髟趯?shí)際環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，不可能完全處在最大效率點(diǎn)運(yùn)行，也不會(huì)完全處在滿載下運(yùn)行。在60%載的負(fù)載卜-運(yùn)行的時(shí)間較多，所以逆變器的最大效率會(huì)處于60%左右負(fù)載。同時(shí)我們還會(huì)測(cè)試逆變器的

7、歐洲效率以及徳國(guó)最具權(quán)威的測(cè)試機(jī)構(gòu)photon公司的photon效率。這些效率的計(jì)算是綜合考慮了當(dāng)?shù)靥鞖舛贸龅挠?jì)算公式。比如歐洲效率計(jì)算公式為:n=0.03*i]5%+0.06*n10%+0.13*1]2O%+0.10*n30%+0.48*i]50%+0.2*n100%o上述式子確定不同百分百的逆變器額定交流功率所占權(quán)重。例如0.10530%表示太陽(yáng)能電池的最大輸出功率為逆變器額定輸出的30%是逆變器的轉(zhuǎn)換效率，而系數(shù)0.10表示一年時(shí)間約有10%的吋間逆變器在此功率下運(yùn)行。釆用效率加權(quán)法模擬太陽(yáng)能逆變器口然條件下

8、一年中運(yùn)行吋效能較真實(shí)的反映逆變器的效率?？梢?jiàn)我們選擇逆變器功率時(shí)并不是越大效率越高。4光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（MPPT）從上而的公式可以看出太陽(yáng)能電池的最大輸出功率與逆變器的額定功率越接近100%時(shí)，逆變器的轉(zhuǎn)換效率越高，那么如何使光伏電池運(yùn)行在最人功率輸出點(diǎn)與逆變器額定功率接近呢，我們接著討論逆變器的最大功率跟蹤（MPPT）技術(shù)。光伏