太陽(yáng)能光伏電源直流

1、太陽(yáng)能光伏電源直流交流逆變器培訓(xùn)教材1逆變器的功能：逆變器是電力電子技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用方面。電力電子 技術(shù)是電力、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)及半導(dǎo)體等多種技術(shù) 相互滲透與有機(jī)結(jié)合的綜合技術(shù)。眾所周知，整流器的功能是將 50HZ 的交流電整流成為 直流電。而逆變器與整流器恰好相反，它的功能是將直流電 轉(zhuǎn)換為交流電。 這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過(guò)程， 被稱之為 “逆 變”。太陽(yáng)能電池在陽(yáng)光照射下產(chǎn)生直流電，然而以直流電 形式供電的系統(tǒng)有很大的局限性。例如，日光燈、電視機(jī)、 電冰箱、電風(fēng)扇等均不能直接用直流電源供電，絕大多數(shù)動(dòng) 力機(jī)械也是如此。此外，當(dāng)供電系統(tǒng)需要升高電壓或降低電 壓時(shí)，交流系統(tǒng)只需加一個(gè)變壓

2、器即可，而在直流系統(tǒng)中升 降壓技術(shù)與裝置則要復(fù)雜得多。因此，除特殊用戶外，在光 伏發(fā)電系統(tǒng)中都需要配備逆變器。逆變器還具備有自動(dòng)調(diào)壓 或手動(dòng)調(diào)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。綜上所 述，逆變器已成為光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的重要配套設(shè) 備。目前我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是直流系統(tǒng)， 即將太陽(yáng)電池發(fā) 出的電能給蓄電池充電，而蓄電池直接給負(fù)載供電，如我國(guó) 西北地區(qū)使用較多的太陽(yáng)能戶用照明系統(tǒng)以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)的微波站供電系統(tǒng)均為直流系統(tǒng)。此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但由于負(fù)載直流電壓的不同（如12V、24V、48V等），很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負(fù)載，以直流電力供電的光伏

3、電源很難作為 商品進(jìn)入市場(chǎng)。另外，光伏發(fā)電最終將實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，這就 必須采用交流系統(tǒng)。隨著我國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)的日趨成熟，今 后交流光伏發(fā)電系統(tǒng)必將成為光伏發(fā)電的主流。2光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的技術(shù)要求：采用交流電力輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng)，由光伏陣列、充放 電控制器、蓄電池和逆變器四部分組成，而逆變器是其中關(guān) 鍵部件。光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的技術(shù)要求如下：（1）要求具有較高的逆變效率。由于目前太陽(yáng)電池的價(jià)格 偏高，為了最大限度地利用太陽(yáng)電池，提高系統(tǒng)效率，必須 設(shè)法提高逆變器的效率。（2）要求具有較高的可靠性。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于 邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無(wú)人值守和維護(hù)，這就要求逆變器具有 合理的電路結(jié)構(gòu)，

4、嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具備各 種保護(hù)功能， 如輸入直流極性接反保護(hù)， 交流輸出短路保護(hù)， 過(guò)熱、過(guò)載保護(hù)等。（3）要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍。由于太陽(yáng)電池 的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度而變化，蓄電池雖然對(duì)太陽(yáng)電池 的電壓具有鉗位作用，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容 量和內(nèi)阻的變化而波動(dòng)，特別是當(dāng)蓄電池老化時(shí)其端電壓的 變化范圍很大，如12V蓄電池，其端電壓可在10V1 6V之間變化，這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓 范圍內(nèi)保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。(4) 在中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器的輸出應(yīng)為 失真度較小的正弦波。這是由于在中、大容量系統(tǒng)中，若采 用方波

5、供電，則輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產(chǎn) 生附加損耗，許多光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載為通信或儀表設(shè)備， 這些設(shè)備對(duì)供電品質(zhì)有較高的要求。另外，當(dāng)中、大容量的 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為避免對(duì)公共電網(wǎng)的電力污染， 也要求逆變器輸出失真度滿足要求的正弦波形。3.逆變器的主要技術(shù)性能指標(biāo)：額定輸出電壓：在規(guī)定的輸入直流電壓允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，它表示逆變 器應(yīng)能輸出的額定電壓值。對(duì)輸出額定電壓值的穩(wěn)定精度有 如下規(guī)定： 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電壓波動(dòng)范圍應(yīng)有一個(gè)限定，例如，其 偏差不超過(guò)額定值的土 3%或土 5%。 在負(fù)載突變(額定負(fù)載的 0% 50% 100%)或有其它 干擾因素影響動(dòng)態(tài)情況下，其輸出電壓偏差不

6、應(yīng)超過(guò)額定值 的± 8或± 10。 逆變器應(yīng)具有足夠的額定輸出容量和過(guò)載能力：逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿 足最大負(fù)荷下設(shè)備對(duì)電功率的需求。額定輸出容量表征逆變 器向負(fù)載供電的能力。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多 的用電負(fù)載。但當(dāng)逆變器的負(fù)載不是純阻性時(shí)，也就是輸出 功率因數(shù)小于 1 時(shí)，逆變器的負(fù)載能力將小于所給出的額定 輸出容量值。 輸出電壓穩(wěn)定度：在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中均以蓄電池為儲(chǔ)能設(shè)備。當(dāng)標(biāo)稱 電壓為 12V 的蓄電池處于浮充電狀態(tài)時(shí)， 端電壓可達(dá) 13.5V ， 短時(shí)間過(guò)充狀態(tài)可達(dá) 15V 。蓄電池帶負(fù)荷放電終了時(shí)端電壓 可降至 10.5V

7、或更低。蓄電池端電壓的起伏可達(dá)標(biāo)稱電壓的 30左右。這就要求逆變器具有較好的調(diào)壓性能，才能保證 光伏發(fā)電系統(tǒng)以穩(wěn)定的交流電壓供電。輸出電壓穩(wěn)定度表征逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓能力。多數(shù) 逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動(dòng)范圍內(nèi)該逆 變器輸出電壓的偏差百分?jǐn)?shù)，通常稱為電壓調(diào)整率。高性能 的逆變器應(yīng)同時(shí)給出當(dāng)負(fù)載由 0%- 100%變化時(shí)，該逆變器 輸出電壓的偏差百分?jǐn)?shù)，通常稱為負(fù)載調(diào)整率。性能良好的 逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)三± 3%,負(fù)載調(diào)整率應(yīng)w± 6%。 輸出電壓的波形失真度：當(dāng)逆變器輸出電壓為正弦波時(shí)，應(yīng)規(guī)定允許的最大波形 失真度（或諧波含量） 。通常以輸出電壓的總波形失

8、真度表 示，其值不應(yīng)超過(guò) 5。 額定輸出頻率：逆變器輸出交流電壓的頻率應(yīng)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，通常為工頻50Hz。正常工作條件下其偏差應(yīng)在土1%以內(nèi)。 負(fù)載功率因數(shù)：“負(fù)載功率因數(shù)”表征逆變器帶感性負(fù)載或容性負(fù)載的 能力。在正弦波條件下，負(fù)載功率因數(shù)為0.7 0.9（ 滯后 ），額定值為 0.9 。 額定輸出電流（或額定輸出容量）：它表示在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)范圍內(nèi)，逆變器的額定輸 出電流。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額定輸出容量，其單位以 VA或kVA表示。逆變器的額定容量是當(dāng)輸出功率因數(shù)為1（即純阻性負(fù)載）時(shí)，額定輸出電壓與額定輸出電流的乘積。 額定逆變輸出效率：整機(jī)逆變效率高是光伏發(fā)電用逆變器區(qū)別

9、于通用型逆變 器的一個(gè)顯著特點(diǎn)。 10千瓦級(jí)的通用型逆變器實(shí)際效率只有 70% 80%，將其用于光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)將帶來(lái)總發(fā)電量20%30的電能損耗。光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器，在設(shè)計(jì)中應(yīng) 特別注意減少自身功率損耗，提高整機(jī)效率。這是提高光伏 發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一項(xiàng)重要措施。在整機(jī)效率方面對(duì) 光伏發(fā)電專用逆變器的要求是：千瓦級(jí)以下逆變器額定負(fù)荷 效率80% 85%，低負(fù)荷效率65% 75%; 10千瓦級(jí)逆 變器額定負(fù)荷效率85 % 90 %，低負(fù)荷效率70 % 80%。逆變器的效率值表征自身功率損耗的大小，通常以百分 數(shù)表示。容量較大的逆變器還應(yīng)給出滿負(fù)荷效率值和低負(fù)荷 效率值。千瓦級(jí)以下的逆變器效率應(yīng)為80% 85%， 10 千瓦級(jí)的逆變器效率應(yīng)為 85% 90%。逆變器效率的高低對(duì)光 伏發(fā)電系統(tǒng)提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有著重要影響。 保護(hù)功能：光伏發(fā)電系