光伏逆變器簡介解讀課件

光伏逆變器的概述：一：逆變器的概述：

通常，把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對應，把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路，把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設(shè)備或逆變器。光伏逆變器的概述：一：逆變器的概述：1光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展歷程：SMA是全球最早生產(chǎn)光伏逆變器的生產(chǎn)企業(yè)，占全球市場33%左右的市場份額，為全球光伏逆變器領(lǐng)軍企業(yè)，其產(chǎn)品發(fā)展歷程具有一定的代表性。SMA公司光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展情況國內(nèi)外技術(shù)對比分析：

目前我國在小功率逆變器上與國際處于同一水平，在大功率并網(wǎng)逆變器上，合肥陽光電源大功率逆變器2005年已經(jīng)批量向國內(nèi)、國際供貨。該公司250KW、500KW等大功率產(chǎn)品都取得了國際、國內(nèi)認證，部分技術(shù)指標已經(jīng)超過國外產(chǎn)品水平，并在國內(nèi)西部荒漠、世博會、奧運場館等重點項目上運行，效果良好。光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展歷程：SMA是全球最早生產(chǎn)2光伏逆變器供應企業(yè)

國內(nèi)逆變器的主要生產(chǎn)企業(yè)光伏逆變器供應企業(yè)3光伏逆變器的分類：光伏逆變器按宏觀可分為：1.普通型逆變器2.逆變/控制一體機3.郵電通信專用逆變器4.航天、軍隊專用逆變器光伏逆變器的分類：光伏逆變器按宏觀可分為：4１．按逆變器輸出交流電能的頻率分：（1）工頻逆變器工頻逆變器的頻率為５０～６０Ｈｚ的逆變器（2）中頻逆器中頻逆變器的頻率一般為４００Ｈｚ到十幾ｋＨｚ（3）高頻逆變器高頻逆變器的頻率一般為十幾KＨｚ到ＭＨｚ。１．按逆變器輸出交流電能的頻率分：5按逆變器輸出的相數(shù)分可分為：（1）單相逆變器（2）三相逆變器（3）多相逆變器按照逆變器輸出電能的去向分可分為：（1）有源逆變器（2）無源逆變器按逆變器主電路的形式分可分為：（1）單端式逆變器（2）推挽式逆變器（3）半橋式逆變器（4）全橋式逆變器按逆變器輸出的相數(shù)分可分為：6按逆變器主開關(guān)器件的類型分可分為：（1）晶閘管逆變器（2）晶體管逆變器（3）場效應逆變器（4）絕緣柵雙極晶體管（IGBT）逆變器按直流電源分可分為:（1）電壓源型逆變器（VSI）（2）電流源型逆變器（CSI）按逆變器控制方式分可分為：（1）調(diào)頻式（PFM）逆變器（2）調(diào)脈寬式（PWM）逆變器按逆變器開關(guān)電路工作方式分可分為：（1）諧振式逆變器（2）定頻硬開關(guān)式逆變器（3）定頻軟開關(guān)式逆變器按逆變器主開關(guān)器件的類型分可分為：7按逆變器輸出電壓或電流的波形分可分為：（1）方波逆變器

方波逆變器輸出的電壓波形為方波，此類逆變器所使用的逆變電路也不完全相同，但共同的特點是線路比較簡單，使用的功率開關(guān)數(shù)量很少。設(shè)計功率一般在百瓦至千瓦之間。方波逆變器的優(yōu)點是：線路簡單，維修方便，價格便宜。缺點是方波電壓中含有大量的高次諧波，在帶有鐵心電感或變壓器的負載用電器中將產(chǎn)生附加損耗，對收音機和某些通訊設(shè)備有干擾。此外，這類逆變器還有調(diào)壓范圍不夠?qū)?，保護功能不夠完善，噪聲比較大等缺點。（2）階梯波逆變器此類逆變器輸出的電壓波形為階梯波。逆變器實現(xiàn)階梯波輸出也有多種不同的線路。輸出波形的階梯數(shù)目差別很大。階梯波逆變器的優(yōu)點是：輸出波形比方波有明顯改善，高次諧波含量減少，當階梯達到17個以上時輸出波形可實現(xiàn)準正弦波，當采用無變壓器輸出時整機效率很高。缺點是階梯波疊加線路使用的功率開關(guān)較多，其中還有些線路形式還要求有多組直流電源輸入。這給太陽能電池方陣的分組與接線和蓄電池的均衡充電均帶來麻煩。此外階梯波電壓對收音機和某些通訊設(shè)備仍有一些高頻干擾。按逆變器輸出電壓或電流的波形分可分為：8（3）正弦波逆變器

正弦波逆變器輸出的電壓波形為正弦波正弦波逆變器的優(yōu)點是：輸出波形好，失真度很低，對收音機及通訊設(shè)備干擾小，噪聲低。此外，保護功能齊全，整機效率高。

缺點是：線路相對復雜，對維修技術(shù)要求高，價格昂貴。按隔離方式光伏逆變器可分為：（1）獨立光伏系統(tǒng)逆變器

獨立逆變器包括邊遠地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源，陰極保護，太陽能路燈等帶有蓄電池的獨立發(fā)電系統(tǒng)。（3）正弦波逆變器9（2）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。通過光伏組件將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后轉(zhuǎn)換后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。逆變器的特點：逆變器的主要特點包括：（2）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器10（1）要求具有較高的效率由于目前太陽能電池的價格偏高，為了最大限度的利用太陽能電池，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電站系統(tǒng)主要用于邊遠地區(qū)，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，如：輸入直流極性接反保護、交流輸出短路保護、過熱、過載保護等。（3）要求輸入電壓有較寬的適應范圍由于太陽能電池的端電壓隨負載和日照強度變化而變化。特別是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在10V~16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作。

光伏逆變器簡介解讀課件11光伏逆變器的工作原理：逆變裝置的核心，是逆變開關(guān)電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關(guān)的導通與關(guān)斷，來完成逆變的功能。逆變器簡單原理圖光伏逆變器的工作原理：逆變裝置的核心12幾種逆變技術(shù)分析1.低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)此技術(shù)可以分為：方波逆變、階梯合成逆變、脈寬調(diào)制逆變?nèi)N，但這三種逆變器的共同點都是用來實現(xiàn)電器隔離和調(diào)整變壓比的變壓器工作頻率等于輸出電壓頻率，所以稱為低頻環(huán)節(jié)逆變器，該電路結(jié)構(gòu)由工頻或高頻逆變器、工頻變壓器以及輸入、輸出濾波器構(gòu)成，如圖1所示，具有電路結(jié)構(gòu)簡潔、單級功率變換、變換效率高等優(yōu)點，但同時也有變壓器體積和重量大、音頻噪音大等缺點。圖1低頻環(huán)節(jié)逆變原理圖幾種逆變技術(shù)分析1.低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)13

2.高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)

高頻環(huán)節(jié)逆變電路如圖2所示，就是利用高頻變壓器替代低頻變壓器進行能量傳輸、并實現(xiàn)變流裝置的一、二次側(cè)電源之間的電器隔離，從而減小了變壓器的體積和重量，降低了音頻噪音，此外逆變器還具有變換效率高、輸出電壓紋波小等優(yōu)點。此類技術(shù)中也有不用變壓器隔離的，在逆變器前面直接用一級高頻升壓環(huán)節(jié)，這級高頻環(huán)節(jié)可以提高逆變側(cè)的直流電壓，使得逆變器輸出與電網(wǎng)電壓相當，但是這樣方式?jīng)]有實現(xiàn)輸入輸出的隔離，比較危險，相比這兩種技術(shù)來講，高頻環(huán)節(jié)的逆變器比低頻逆變器技術(shù)難度高、造價高、拓撲結(jié)構(gòu)復雜。圖2高頻環(huán)節(jié)逆變原理圖

14單相逆變電路拓撲的介紹：

實現(xiàn)逆變有很多種典型的電路拓撲，主要有推挽逆變拓撲、半橋逆變拓撲、全橋逆變拓撲三種，下文將對這三種拓撲進行介紹。推挽逆變拓撲：圖3所示的推挽電路只用兩個開關(guān)元器件，比全橋電路少用了一半的開關(guān)器件，可以提高能量利用率，另外驅(qū)動電路具有公共地，驅(qū)動簡單，適用原邊電壓比較低的場合，但由于本身電路的結(jié)構(gòu)特點，推挽電路拓撲無法輸出正弦電壓波形，只能輸出方波電壓波形，適用于1KW以下的方波電壓方案。圖3推挽逆變原理圖光伏逆變器簡介解讀課件15半橋逆變拓撲：圖4所示的半橋逆變電路，其功率開關(guān)元器件也比較少，結(jié)構(gòu)簡單，但主電路交流輸出的電壓幅值僅為ui/2，在同等容量下，其功率開關(guān)的額定電流為全橋逆變電路中的功率元器件額定電流的2倍，由于分壓電容的作用，該電路還具有較強的抗電壓輸出不平衡能力。

圖4半橋逆變原理圖光伏逆變器簡介解讀課件16全橋逆變拓撲：

圖5所示的全橋逆變電路，使用了4個開關(guān)元器件，開關(guān)端電壓為Ui，在相同的直流輸入電壓下，其最大輸出電壓是半橋逆變電路的兩倍。這就意味著在輸出相同功率的情況下，全橋逆變器輸出電流和通過開關(guān)元器件的電流均為半橋逆變電路的一半，但驅(qū)動電路相比于前面兩種來得復雜。圖5全橋逆變電路全橋逆變拓撲：17并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)：

上圖為并逆變器內(nèi)部功能模塊框圖。光伏輸入在逆變器直流側(cè)匯總，升壓電路將輸入直流電壓提高到逆變器所需的值。MPP跟蹤器保證光伏陣列產(chǎn)生直流電能能最大程度地被逆變器所使用。IGBT全橋電路將直流電轉(zhuǎn)換成交流電壓和電流。保護功能電路在逆變器運行過程中監(jiān)測運行狀況，在非正常工作條件下可觸發(fā)內(nèi)部繼電器從而保護逆變器內(nèi)部元器件免受損壞。并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)：18逆變器的控制方案：

逆變器的控制方法主要有采用經(jīng)典控制理論的控制策略和采用現(xiàn)代控制理論的控制策略兩種。（1）經(jīng)典控制理論的控制策略

1、電壓均值反饋控制他是給定一個電壓均值，反饋采樣輸出電壓的均值，兩者相減得到一個誤差，對誤差進行PI調(diào)節(jié)，去控制輸出。他是一個恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，優(yōu)點是輸出可以達到無凈差，缺點是快速性不好。2、電壓單閉環(huán)瞬時值反饋控制電壓單閉環(huán)瞬時值反饋控制采用的電壓瞬時值給定，輸出電壓瞬時值反饋，對誤差進行PI調(diào)節(jié)，去輸出控制。他是一個隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于積分環(huán)節(jié)存在相位滯后，系統(tǒng)不可能達到無凈差，所以這種控制方法的穩(wěn)態(tài)誤差比較大，但快速性比較好。3、電壓單閉環(huán)瞬時值和電壓均值相結(jié)合的控制方法由于電壓瞬時值單閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差比較大，而電壓均值反饋誤差比較小，可以再PI控制的基礎(chǔ)上再增設(shè)一個均值電壓反饋，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

逆變器的控制方案：194、電壓電流雙閉環(huán)瞬時控制電壓單閉環(huán)控制在抵抗負載擾動方面的缺點與直流電機的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制比較類似，具體表現(xiàn)在只有當負載（電流、轉(zhuǎn)矩）擾動的影響最終在系統(tǒng)輸出端（電壓、轉(zhuǎn)速）表現(xiàn)出來后，控制器才開始有反應，基于這一點，可以再電壓外環(huán)基礎(chǔ)上加一個電流內(nèi)環(huán)，利用電流內(nèi)環(huán)快速，及時的抗擾性來抑制負載波動的影響，同時由于電流內(nèi)環(huán)對被控對象的改造作用，使得電壓外環(huán)調(diào)節(jié)可以大大的簡化。（2）現(xiàn)代控制理論的控制策略：1、多變量狀態(tài)反饋控制多變量狀態(tài)反饋控制的優(yōu)點在于可以大大改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，因為它可以任意的配置系統(tǒng)的極點，但是建立逆變器的狀態(tài)模型時很難將負載的動態(tài)特性考慮在內(nèi)，所以，狀態(tài)反饋只能針對空載或假定負載進行，對此應采用負載電流前饋補償，預先進行魯棒性分析，才能使系統(tǒng)有好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。2、無差拍控制無差拍控制的基本思想是將給定的正弦參考波形等間隔的劃分成若干個周期，根據(jù)每個采樣周期的起始值采用預測算法計算出在采樣結(jié)束時4、電壓電流雙閉環(huán)瞬時控制20負載應輸出的值，通過合理計算這個值的大小使系統(tǒng)輸出在采樣周期結(jié)束時與參考波形完全重合，沒有任何相位和幅值偏差。3、滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制是一種非線性的控制方法。他的基本思想是利用某種不連續(xù)的開關(guān)控制策略來強迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著某一設(shè)計好的滑模面運動?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點是對系統(tǒng)參數(shù)變化和外部擾動不敏感，具有較強的魯棒性。然而，對逆變電源系統(tǒng)來說，要確定一個理想的滑模面是很困難的。并且，在用數(shù)字式方法來實現(xiàn)這種控制方式時，開關(guān)頻率必須足夠高。4、模糊控制模糊控制屬于智能控制的范疇，與傳統(tǒng)的控制方式相比，智能控制最大的優(yōu)點是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型，它是控制理論發(fā)展的高級階段，主要用來處理哪些對象不確定性，高度非線性的問題。5、重復控制重復控制是根據(jù)內(nèi)膜原理，對指令和擾動信號均設(shè)了一個內(nèi)膜，因此可以達到輸出無凈差，缺點是：動態(tài)響應比較慢，且需要比較大的內(nèi)存。負載應輸出的值，通過合理計算這個值的大小使系統(tǒng)輸出在21正弦脈寬調(diào)制技術(shù)：采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對半導體開關(guān)器件的導通和關(guān)斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。如果把一個正弦半波分成N等分，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸包圍的面積，用與它等面積的等高而不等寬的矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點與正弦波每一等分的中點重合，根據(jù)沖量相等，效果相同的原理，這樣的一系列的矩形脈沖與正弦半波是等效的，對于正弦波的負半周也可以用同樣的方法得到PWM波形。像這樣的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形就是SPWM波。SPWM有兩種控制方式，一種是單極式，一種雙極式，兩種控制方式調(diào)制方法相同，輸出基本電壓的大小和頻率也都是通過改變正弦參考信號的幅值和頻率而改變的，只是功率開關(guān)器件通斷的情況不一樣，采用單極式控制時，正弦波的半個周期內(nèi)每相只有一個開關(guān)元器件開通或關(guān)斷，而雙極式控制時逆變器同一橋臂上下兩個開關(guān)器件交替通斷，處于互補工作方式，雙極式比單極式調(diào)制輸出的電流變化率較大，外界干擾較強。正弦脈寬調(diào)制技術(shù)：采樣控制理論中有一22單相橋式SPWM逆變電源采用單極式倍頻調(diào)制方式時的輸出SPWM波形如圖6所示，它是采用2個相位相反的而幅值相等的三角波與一正弦波相比較，可看成將三角載波進行全波整流（將虛線三角波沿X軸往上翻）,再由正弦波進行調(diào)制，得到了2個二階SPWM波，使2個二階SPWM波相減，就可得到三階SPWM波，即在調(diào)制波正半周，三階SPWM波主要由Ug1和Ug3相減得到，在調(diào)制波的負半周，三階SPWM波主要由Ug2和Ug4相減得到。圖6單極性倍頻式SPWM控制波形單相橋式SPWM逆變電源采用單極式倍23光伏陣列工作點跟蹤控制：光伏陣列工作點的控制主要有恒電壓控制（CVT）和MPPT這2種方式。CVT是通過將光伏陣列端電壓穩(wěn)定于某個值的方法,確定系統(tǒng)功率點。其優(yōu)點是控制簡單,系統(tǒng)穩(wěn)定性好。但當溫度變化較大時,CVT方式下的伏陣列工作點將偏離最大功率點。MPPT是當前較廣泛采用的光伏陣列功率點控制策略。它通過實時改變系統(tǒng)的工作狀態(tài),跟蹤陣列的最大工作點,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率輸出。它是一種自主尋優(yōu)方式,動態(tài)性能較好,但穩(wěn)定性不如CVT。其常用方法有“上山”法、干擾觀察法、電導增量法等?，F(xiàn)在對MPPT的研究集中在簡單、高穩(wěn)定性的控制算法實現(xiàn)上,如最優(yōu)梯度法、模糊邏輯控制法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法等,也都取得了較顯著的跟蹤控制效果。光伏陣列工作點跟蹤控制：光伏陣列工作點的24逆變器對于孤島效應的檢測及控制：逆變器直接并網(wǎng)時,除了應具有基本的保護功能外,還應具備防孤島效應的特殊功能。從用電安全與電能質(zhì)量考慮,孤島效應是不允許出現(xiàn)的；孤島發(fā)生時必須快速、準確地切除并網(wǎng)逆變器，由此引出了對于孤島效應進行檢測的控制。孤島效應的檢測一般分成被動式與主動式。被動式檢測是利用電網(wǎng)監(jiān)測狀態(tài)如電壓、頻率、相位等作為判斷電網(wǎng)是否故障的依據(jù)。如果電網(wǎng)中負載正好與逆變器輸出匹配,被動法將無法檢測到孤島的發(fā)生。主動檢測法則是通過電力逆變器定時產(chǎn)生干擾信號,以觀察電網(wǎng)是否受到影響作為判斷依據(jù),如脈沖電流注入法、輸出功率變化檢測法、主動頻率偏移法和滑模頻率偏移法等。它們在實際并網(wǎng)逆變器中都有所應用,但也存在著各自的不足。當電壓幅值和頻率變化范圍小于某一值時,頻率偏移法無法檢測到孤島效應,即存在“檢測盲區(qū)。輸出功率變化檢測法雖不存在“檢測盲區(qū)”,然而光伏并網(wǎng)系統(tǒng)受到光照強度等影響,其光伏輸出功率隨時在波動,對逆變器加入有功功率擾動,將會降低光伏陣列和逆變系統(tǒng)的效率。為了解決這個問題,光伏并網(wǎng)的有功和無功綜合控制方法經(jīng)常被提出來。隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進一步的廣泛應用,當多個逆變器同時并網(wǎng)時,不同逆變器輸出的變化非常大,從而導致上述方法可能失效。因此,研究多逆變器的并網(wǎng)通信、協(xié)同控制已成為其孤島效應檢測與控制的研究趨勢。逆變器對于孤島效應的檢測及控制：逆變器25鎖相環(huán)控制技術(shù)：在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，需要實時檢測電網(wǎng)電壓的相位和頻率以控制并網(wǎng)逆變器，使其輸出電流與電網(wǎng)電壓相位及頻率保持同步，即同步鎖相。同步鎖相是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，其控制精確度直接影響到系統(tǒng)的并網(wǎng)運行性能。倘若鎖相環(huán)電路不可靠，在逆變器與電網(wǎng)并網(wǎng)工作切換中會產(chǎn)生逆變器與電網(wǎng)之間的環(huán)流，對設(shè)備造成沖擊，縮短設(shè)備使用壽命，嚴重時還將損壞設(shè)備。目前，對基于DSP的數(shù)字鎖相環(huán)的應用較多。鎖相環(huán)控制技術(shù)：在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，26光伏逆變器的主要技術(shù)指標：１．輸出電壓的穩(wěn)定度

在光伏系統(tǒng)中，太陽電池發(fā)出的電能先由蓄電池儲存起來，然后經(jīng)過逆變器逆變成220V或380V的交流電。但是蓄電池受自身充放電的影響，其輸出電壓的變化范圍較大，如標稱12V的蓄電池，其電壓值可在10．8～14．4V之間變動(超出這個范圍可能對蓄電池造成損壞)。對于一個合格的逆變器，輸入端電壓在這個范圍內(nèi)變化時，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓的變化量應不超過額定值的±5％，同時當負載發(fā)生突變時，其輸出電壓偏差不應超過額定值的±10％。２．輸出電壓的波形失真度對正弦波逆變器，應規(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真度表示，其值應不超過5％(單相輸出允許l0％)。由于逆變器輸出的高次諧波電流會在感性負載上產(chǎn)生渦流等附加損耗，如果逆變器波形失真度過大，會導致負載部件嚴重發(fā)熱，不利于電氣設(shè)備的安全，并且嚴重影響系統(tǒng)的運行效率。光伏逆變器的主要技術(shù)指標：１．輸出電壓的穩(wěn)定度27３．額定輸出頻率

對于包含電機之類的負載，如洗衣機、電冰箱等，由于其電機最佳頻率工作點為50Hz，頻率過高或者過低都會造成設(shè)備發(fā)熱，降低系統(tǒng)運行效率和使用壽命，所以逆變器的輸出頻率應是一個相對穩(wěn)定的值，通常為工頻50Hz，正常工作條件下其偏差應在±l％以內(nèi)。

４．負載功率因數(shù)表征逆變器帶感性負載或容性負載的能力。正弦波逆變器的負載功率因數(shù)為0．7～0．9，額定值為0．9。在負載功率一定的情況下，如果逆變器的功率因數(shù)較低，則所需逆變器的容量就要增大，一方面造成成本增加，同時光伏系統(tǒng)交流回路的視在功率增大，回路電流增大，損耗必然增加，系統(tǒng)效率也會降低。

５．逆變器效率逆變器的效率是指在規(guī)定的工作條件下，其輸出功率與輸入功率之比，以百分數(shù)表示，一般情況下，光伏逆變器的標稱效率是指純阻負載，80％負載情況下的效率。

由于光伏系統(tǒng)總體成本較高，３．額定輸出頻率28因此應該最大限度地提高光伏逆變器的效率，降低系統(tǒng)成本，提高光伏系統(tǒng)的性價比。目前主流逆變器標稱效率在80％～95％之間，對小功率逆變器要求其效率不低于85％。在光伏系統(tǒng)實際設(shè)計過程中，不但要選擇高效率的逆變器，同時還應通過系統(tǒng)合理配置，盡量使光伏系統(tǒng)負載工作在最佳效率點附近。6、額定輸出電流(或額定輸出容量)表示在規(guī)定的負載功率因數(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輸出功率因數(shù)為１（即純阻性負載）時，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。7、保護措施一款性能優(yōu)良的逆變器，還應具備完備的保護功能或措施，以應對在實際使用過程中出現(xiàn)的各種異常情況，使逆變器本身及系統(tǒng)其他部件免受損傷。因此應該最大限度地提高光伏逆變器的效率29(1)輸入欠壓保戶：當輸入端電壓低于額定電壓的85％時，逆變器應有保護和顯示。(2)輸入過壓保戶：當輸入端電壓高于額定電壓的130％時，逆變器應有保護和顯示。(3)過電流保護：逆變器的過電流保護，應能保證在負載發(fā)生短路或電流超過允許值時及時動作，使其免受浪涌電流的損傷。當工作電流超過額定的150％時，逆變器應能自動保護。(4)輸出短路保戶逆變器短路保護動作時間應不超過0．5s。(5)輸入反接保護：當輸入端正、負極接反時，逆變器應有防護功能和顯示。(1)輸入欠壓保戶：30(6)防雷保護：逆變器應有防雷保護。(7)過溫保護等。另外，對無電壓穩(wěn)定措施的逆變器，逆變器還應有輸出過電壓防護措施，以使負載免受過電壓的損害。8．起動特性表征逆變器帶負載起動的能力和動態(tài)工作時的性能。逆變器應保證在額定負載下可靠起動。9．噪聲(6)防雷保護：31電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及風扇等部件均會產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運行時，其噪聲應不超過８０ｄＢ，小型逆變器的噪聲應不超過６５ｄＢ。電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁32光伏逆變器的簡單選型：逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿足最大負荷下設(shè)備對電功率的要求。對于以單一設(shè)備為負載的逆變器，其額定容量的選取較為簡單。當用電設(shè)備為純阻性負載或功率因數(shù)大于0．9時，選取逆變器的額定容量為用電設(shè)備容量的1．1～1．15倍即可。同時逆變器還應具有抗容性和感性負載沖擊的能力。對一般電感性負載，如電機、冰箱、空調(diào)、洗衣機、大功率水泵等，在起動時，其瞬時功率可能是其額定功率的5～6倍，此時，逆變器將承受很大的瞬時浪涌。針對此類系統(tǒng)，逆變器的額定容量應留有充分的余量，以保證負載能可靠起動，高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負荷起動而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全，有時需采用軟起動或限流起動的方式。另外，逆變器還要有一定的過載能力，當輸入電壓與輸出功率為額定值，環(huán)境溫度為25℃時，逆變器連續(xù)可靠工作時間應不低于4h；當輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的125％時，逆變器安全工作時間應不低于lmin；當輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的150％時，逆變器安全工作時間應不低于10s光伏逆變器的簡單選型：逆變器的選用，首33應用舉例：

光伏系統(tǒng)中主要負載是150W的電冰箱，正常工作時選擇額定容量為180w的交流逆變器即能可靠工作，但是由于電冰箱是感性負載，在起動瞬間其功率消耗可達額定功率的5～6倍之多，因此逆變器的輸出功率在負載起動時可達到800W，考慮到逆變器的過載能力，選用500W逆變器即能可靠工作。當系統(tǒng)中存在多個負載時，逆變器容量的選取還應考慮幾個用電負載同時工作的可能性，即“負載同時系數(shù)”。應用舉例：34光伏逆變器的安裝注意事項及維護：逆變器安裝維修的注意事項：1、在安裝前首先應該檢查逆變器是否在運輸過程中有無損壞。2、在選擇安裝場地時，應該保證周圍內(nèi)沒有任何其他電力電子設(shè)備的干擾。3、在進行電氣連接之前，務(wù)必采用不透光材料將光伏電池板覆蓋或斷開直流側(cè)斷路器。暴露于陽光，光伏陣列將會產(chǎn)生危險電壓。4、所有安裝操作必須且僅由專業(yè)技術(shù)人員完成。5、光伏系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)中所使用線纜必須連接牢固，良好絕緣以及規(guī)格合適。6、所有的電氣安裝必須滿足當?shù)匾约皣译姎鈽藴省?、僅當?shù)玫疆數(shù)仉娏Σ块T許可后并由專業(yè)技術(shù)人員完成所有電氣連接后才可將逆變器并網(wǎng)。光伏逆變器的安裝注意事項及維護：逆變器安裝維修的注意事項：358、在進行任何維修工作前，應首先斷開逆變器與電網(wǎng)的電氣連接，然后斷開直流側(cè)電氣連接。9、等待至少5分鐘直到內(nèi)部元件放電完畢方可進行維修工作。10、任何影響逆變器安全性能的故障必須立即排除方可再次開啟逆變器。11、避免不必要的電路板接觸。12、遵守靜電防護規(guī)范，佩戴防靜電手環(huán)。13、注意并遵守產(chǎn)品上的警告標識。14、操作前初步目視檢查設(shè)備有無損壞或其它危險狀態(tài)。15、注意逆變器熱表面。例如功率半導體的散熱器等，在逆變器斷電后一段時間內(nèi)，仍保持較高溫度。8、在進行任何維修工作前，應首先斷開逆變器與電網(wǎng)的電氣連接，36光伏逆變器的安裝流程：

逆變器的總體安裝流程如圖3-1所示，安裝流程說明如表3-1所示：圖3-1安裝流程光伏逆變器的安裝流程：37

表3-1安裝流程說明

38逆變器安裝位置的要求：1、勿將逆變器安裝在陽光直射處。否則可能會導致額外的逆變器內(nèi)部溫度，逆變器為保護內(nèi)部元件將降額運行。甚至溫度過高引發(fā)逆變器溫度故障。2、選擇安裝場地應足夠堅固能長時間支撐逆變器的重量。3、所選擇安裝場地環(huán)境溫度為-25°C~50°C，安裝環(huán)境清潔。4、所選擇安裝場地環(huán)境濕度不超過95%，且無凝露5、逆變器前方應留有足夠間隙使得易于觀察數(shù)據(jù)以及維修。6、盡量安裝在遠離居民生活的地方，其運行過程中會產(chǎn)生一些噪聲。7、安裝地方確保不會晃動。逆變器安裝位置的要求：39電氣連接:1、所有的電氣安裝必須符合當?shù)仉姎獍惭b標準。2、確保交流側(cè)和直流側(cè)的斷路器都處于斷開狀態(tài)。3、在進行連接過程應選擇不同顏色線纜以作區(qū)別。如正極連接器連接紅色線纜，負極連接器連接藍色線纜。4、為保證各路光伏組串之間的平衡，所選擇的各路直流線纜應具有相同的橫截面積。5、在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，所有非載流金屬部件和設(shè)備的外殼都應該接至大地，如光伏模塊的支架，逆變器外殼等。電氣連接:1、所有的電氣安裝必須符合當?shù)仉姎獍惭b標準。40

配電系統(tǒng)的防雷與接地：

配電系統(tǒng)的防雷與接地：41通訊連線：單臺逆變器通訊連接：單臺逆變器的通訊連接方法如下圖所示，需將逆變器的RS485通訊口接RS485/232轉(zhuǎn)換器，再連接到監(jiān)控PC機。圖逆變器通過RS485-RS232轉(zhuǎn)換器與電腦連接通訊連線：單臺逆變器通訊連接：42

多臺逆變器通訊連接：單臺或多臺逆變器通過RS485標準串口與SunInfoLogger數(shù)據(jù)采集器進行通訊，與上位PC機通訊，通過SunInfoInsight光伏系統(tǒng)監(jiān)控軟件進行監(jiān)控。圖多臺逆變器通訊連接

43通訊線連接步驟：1、使用1根雙芯屏蔽電纜作為RS485總線，在起始端串接一個120Ω電阻。2、將逆變器RS485連接通訊線纜，并引出接至RS485總線3.、按照步驟2將所有的逆變器通訊端連接至RS485總線。4.、將RS485總線連接至數(shù)據(jù)采集器RS485/RS232轉(zhuǎn)換器。說明：為了保證通訊質(zhì)量，RS485通訊線纜需采用雙絞屏蔽線。屏蔽線的屏蔽層連接后，在監(jiān)控終端處采用單點接地的方式。通訊線連接步驟：1、使用1根雙芯屏蔽電纜作為RS485總44光伏逆變器的應用：表光伏逆變器國內(nèi)主要的應用領(lǐng)域光伏逆變器的應用：45光伏逆變器簡介解讀課件46光伏逆變器簡介解讀課件47光伏逆變器簡介解讀課件48國家體育館國家體育館49國家體育館國家體育館國家體育館國家體育館國家體育館國家體育館國家體育館國家體育館50

實例-國家體育館

采用485總線通訊模式的通訊系統(tǒng)可采集氣象和系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)、故障報警、遠程監(jiān)測和顯示等功能。

實例-國家體育館51世博會城市最佳實踐區(qū)英國倫敦館光伏系統(tǒng)設(shè)計及應用:世博會倫敦館建筑示意圖世博會城市最佳實踐區(qū)英國倫敦館光伏系統(tǒng)設(shè)計及應用:世博會倫敦52太陽電池組件與樓頂、陽臺、露臺的完美結(jié)合太陽電池組件與樓頂、陽臺。露臺的完美結(jié)合太陽電池組件與樓頂、陽臺、露臺的完美結(jié)合太陽電池組件與樓頂、53倫敦館并網(wǎng)光伏系統(tǒng)防雷示意圖倫敦館并網(wǎng)光伏系統(tǒng)防雷示意圖54光伏逆變器的發(fā)展前景：并網(wǎng)光伏項目是光伏逆變器的主要應用領(lǐng)域，從項目建設(shè)地域來看，項目主要集中在北京、西藏、深圳、上海等地，目前光伏發(fā)電項目大多處于示范期，多集中在經(jīng)濟發(fā)達城市，隨著技術(shù)的成熟和國家政策的扶持，預計未來將向中西部光照資源豐富地區(qū)發(fā)展。

2009年4月份以來，國家發(fā)改委的不同級別的領(lǐng)導多次表示將出臺新能源發(fā)展規(guī)劃。各種媒體預測的新能源規(guī)劃中，到2010年光伏發(fā)電總?cè)萘窟_到250MW，到2020年達到2000MW，將極大支持我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。光伏逆變器的發(fā)展前景：并網(wǎng)光伏項目是光伏55

按照這一發(fā)展目標，預計2009‐2010年國內(nèi)光伏發(fā)電用逆變器的市場規(guī)模將達到130MW左右。2011年以后，國內(nèi)光伏逆變器的年均需求量在100MW以上。發(fā)展前景是非常好的！5656由于主講人王智強的

水平有限，不足

之處在所

難免，

還望大家多多指教！

謝謝大家！由于主講人王智強的

水平有限，不足

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難免，

還望大57光伏逆變器的概述：一：逆變器的概述：

通常，把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對應，把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路，把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設(shè)備或逆變器。光伏逆變器的概述：一：逆變器的概述：58光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展歷程：SMA是全球最早生產(chǎn)光伏逆變器的生產(chǎn)企業(yè)，占全球市場33%左右的市場份額，為全球光伏逆變器領(lǐng)軍企業(yè)，其產(chǎn)品發(fā)展歷程具有一定的代表性。SMA公司光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展情況國內(nèi)外技術(shù)對比分析：

目前我國在小功率逆變器上與國際處于同一水平，在大功率并網(wǎng)逆變器上，合肥陽光電源大功率逆變器2005年已經(jīng)批量向國內(nèi)、國際供貨。該公司250KW、500KW等大功率產(chǎn)品都取得了國際、國內(nèi)認證，部分技術(shù)指標已經(jīng)超過國外產(chǎn)品水平，并在國內(nèi)西部荒漠、世博會、奧運場館等重點項目上運行，效果良好。光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展歷程：SMA是全球最早生產(chǎn)59光伏逆變器供應企業(yè)

國內(nèi)逆變器的主要生產(chǎn)企業(yè)光伏逆變器供應企業(yè)60光伏逆變器的分類：光伏逆變器按宏觀可分為：1.普通型逆變器2.逆變/控制一體機3.郵電通信專用逆變器4.航天、軍隊專用逆變器光伏逆變器的分類：光伏逆變器按宏觀可分為：61１．按逆變器輸出交流電能的頻率分：（1）工頻逆變器工頻逆變器的頻率為５０～６０Ｈｚ的逆變器（2）中頻逆器中頻逆變器的頻率一般為４００Ｈｚ到十幾ｋＨｚ（3）高頻逆變器高頻逆變器的頻率一般為十幾KＨｚ到ＭＨｚ。１．按逆變器輸出交流電能的頻率分：62按逆變器輸出的相數(shù)分可分為：（1）單相逆變器（2）三相逆變器（3）多相逆變器按照逆變器輸出電能的去向分可分為：（1）有源逆變器（2）無源逆變器按逆變器主電路的形式分可分為：（1）單端式逆變器（2）推挽式逆變器（3）半橋式逆變器（4）全橋式逆變器按逆變器輸出的相數(shù)分可分為：63按逆變器主開關(guān)器件的類型分可分為：（1）晶閘管逆變器（2）晶體管逆變器（3）場效應逆變器（4）絕緣柵雙極晶體管（IGBT）逆變器按直流電源分可分為:（1）電壓源型逆變器（VSI）（2）電流源型逆變器（CSI）按逆變器控制方式分可分為：（1）調(diào)頻式（PFM）逆變器（2）調(diào)脈寬式（PWM）逆變器按逆變器開關(guān)電路工作方式分可分為：（1）諧振式逆變器（2）定頻硬開關(guān)式逆變器（3）定頻軟開關(guān)式逆變器按逆變器主開關(guān)器件的類型分可分為：64按逆變器輸出電壓或電流的波形分可分為：（1）方波逆變器

方波逆變器輸出的電壓波形為方波，此類逆變器所使用的逆變電路也不完全相同，但共同的特點是線路比較簡單，使用的功率開關(guān)數(shù)量很少。設(shè)計功率一般在百瓦至千瓦之間。方波逆變器的優(yōu)點是：線路簡單，維修方便，價格便宜。缺點是方波電壓中含有大量的高次諧波，在帶有鐵心電感或變壓器的負載用電器中將產(chǎn)生附加損耗，對收音機和某些通訊設(shè)備有干擾。此外，這類逆變器還有調(diào)壓范圍不夠?qū)?，保護功能不夠完善，噪聲比較大等缺點。（2）階梯波逆變器此類逆變器輸出的電壓波形為階梯波。逆變器實現(xiàn)階梯波輸出也有多種不同的線路。輸出波形的階梯數(shù)目差別很大。階梯波逆變器的優(yōu)點是：輸出波形比方波有明顯改善，高次諧波含量減少，當階梯達到17個以上時輸出波形可實現(xiàn)準正弦波，當采用無變壓器輸出時整機效率很高。缺點是階梯波疊加線路使用的功率開關(guān)較多，其中還有些線路形式還要求有多組直流電源輸入。這給太陽能電池方陣的分組與接線和蓄電池的均衡充電均帶來麻煩。此外階梯波電壓對收音機和某些通訊設(shè)備仍有一些高頻干擾。按逆變器輸出電壓或電流的波形分可分為：65（3）正弦波逆變器

正弦波逆變器輸出的電壓波形為正弦波正弦波逆變器的優(yōu)點是：輸出波形好，失真度很低，對收音機及通訊設(shè)備干擾小，噪聲低。此外，保護功能齊全，整機效率高。

缺點是：線路相對復雜，對維修技術(shù)要求高，價格昂貴。按隔離方式光伏逆變器可分為：（1）獨立光伏系統(tǒng)逆變器

獨立逆變器包括邊遠地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源，陰極保護，太陽能路燈等帶有蓄電池的獨立發(fā)電系統(tǒng)。（3）正弦波逆變器66（2）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。通過光伏組件將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后轉(zhuǎn)換后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。逆變器的特點：逆變器的主要特點包括：（2）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器67（1）要求具有較高的效率由于目前太陽能電池的價格偏高，為了最大限度的利用太陽能電池，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電站系統(tǒng)主要用于邊遠地區(qū)，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，如：輸入直流極性接反保護、交流輸出短路保護、過熱、過載保護等。（3）要求輸入電壓有較寬的適應范圍由于太陽能電池的端電壓隨負載和日照強度變化而變化。特別是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在10V~16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作。

光伏逆變器簡介解讀課件68光伏逆變器的工作原理：逆變裝置的核心，是逆變開關(guān)電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關(guān)的導通與關(guān)斷，來完成逆變的功能。逆變器簡單原理圖光伏逆變器的工作原理：逆變裝置的核心69幾種逆變技術(shù)分析1.低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)此技術(shù)可以分為：方波逆變、階梯合成逆變、脈寬調(diào)制逆變?nèi)N，但這三種逆變器的共同點都是用來實現(xiàn)電器隔離和調(diào)整變壓比的變壓器工作頻率等于輸出電壓頻率，所以稱為低頻環(huán)節(jié)逆變器，該電路結(jié)構(gòu)由工頻或高頻逆變器、工頻變壓器以及輸入、輸出濾波器構(gòu)成，如圖1所示，具有電路結(jié)構(gòu)簡潔、單級功率變換、變換效率高等優(yōu)點，但同時也有變壓器體積和重量大、音頻噪音大等缺點。圖1低頻環(huán)節(jié)逆變原理圖幾種逆變技術(shù)分析1.低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)70

2.高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)

高頻環(huán)節(jié)逆變電路如圖2所示，就是利用高頻變壓器替代低頻變壓器進行能量傳輸、并實現(xiàn)變流裝置的一、二次側(cè)電源之間的電器隔離，從而減小了變壓器的體積和重量，降低了音頻噪音，此外逆變器還具有變換效率高、輸出電壓紋波小等優(yōu)點。此類技術(shù)中也有不用變壓器隔離的，在逆變器前面直接用一級高頻升壓環(huán)節(jié)，這級高頻環(huán)節(jié)可以提高逆變側(cè)的直流電壓，使得逆變器輸出與電網(wǎng)電壓相當，但是這樣方式?jīng)]有實現(xiàn)輸入輸出的隔離，比較危險，相比這兩種技術(shù)來講，高頻環(huán)節(jié)的逆變器比低頻逆變器技術(shù)難度高、造價高、拓撲結(jié)構(gòu)復雜。圖2高頻環(huán)節(jié)逆變原理圖

71單相逆變電路拓撲的介紹：

實現(xiàn)逆變有很多種典型的電路拓撲，主要有推挽逆變拓撲、半橋逆變拓撲、全橋逆變拓撲三種，下文將對這三種拓撲進行介紹。推挽逆變拓撲：圖3所示的推挽電路只用兩個開關(guān)元器件，比全橋電路少用了一半的開關(guān)器件，可以提高能量利用率，另外驅(qū)動電路具有公共地，驅(qū)動簡單，適用原邊電壓比較低的場合，但由于本身電路的結(jié)構(gòu)特點，推挽電路拓撲無法輸出正弦電壓波形，只能輸出方波電壓波形，適用于1KW以下的方波電壓方案。圖3推挽逆變原理圖光伏逆變器簡介解讀課件72半橋逆變拓撲：圖4所示的半橋逆變電路，其功率開關(guān)元器件也比較少，結(jié)構(gòu)簡單，但主電路交流輸出的電壓幅值僅為ui/2，在同等容量下，其功率開關(guān)的額定電流為全橋逆變電路中的功率元器件額定電流的2倍，由于分壓電容的作用，該電路還具有較強的抗電壓輸出不平衡能力。

圖4半橋逆變原理圖光伏逆變器簡介解讀課件73全橋逆變拓撲：

圖5所示的全橋逆變電路，使用了4個開關(guān)元器件，開關(guān)端電壓為Ui，在相同的直流輸入電壓下，其最大輸出電壓是半橋逆變電路的兩倍。這就意味著在輸出相同功率的情況下，全橋逆變器輸出電流和通過開關(guān)元器件的電流均為半橋逆變電路的一半，但驅(qū)動電路相比于前面兩種來得復雜。圖5全橋逆變電路全橋逆變拓撲：74并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)：

上圖為并逆變器內(nèi)部功能模塊框圖。光伏輸入在逆變器直流側(cè)匯總，升壓電路將輸入直流電壓提高到逆變器所需的值。MPP跟蹤器保證光伏陣列產(chǎn)生直流電能能最大程度地被逆變器所使用。IGBT全橋電路將直流電轉(zhuǎn)換成交流電壓和電流。保護功能電路在逆變器運行過程中監(jiān)測運行狀況，在非正常工作條件下可觸發(fā)內(nèi)部繼電器從而保護逆變器內(nèi)部元器件免受損壞。并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)：75逆變器的控制方案：

逆變器的控制方法主要有采用經(jīng)典控制理論的控制策略和采用現(xiàn)代控制理論的控制策略兩種。（1）經(jīng)典控制理論的控制策略

1、電壓均值反饋控制他是給定一個電壓均值，反饋采樣輸出電壓的均值，兩者相減得到一個誤差，對誤差進行PI調(diào)節(jié)，去控制輸出。他是一個恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，優(yōu)點是輸出可以達到無凈差，缺點是快速性不好。2、電壓單閉環(huán)瞬時值反饋控制電壓單閉環(huán)瞬時值反饋控制采用的電壓瞬時值給定，輸出電壓瞬時值反饋，對誤差進行PI調(diào)節(jié)，去輸出控制。他是一個隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于積分環(huán)節(jié)存在相位滯后，系統(tǒng)不可能達到無凈差，所以這種控制方法的穩(wěn)態(tài)誤差比較大，但快速性比較好。3、電壓單閉環(huán)瞬時值和電壓均值相結(jié)合的控制方法由于電壓瞬時值單閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差比較大，而電壓均值反饋誤差比較小，可以再PI控制的基礎(chǔ)上再增設(shè)一個均值電壓反饋，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

逆變器的控制方案：764、電壓電流雙閉環(huán)瞬時控制電壓單閉環(huán)控制在抵抗負載擾動方面的缺點與直流電機的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制比較類似，具體表現(xiàn)在只有當負載（電流、轉(zhuǎn)矩）擾動的影響最終在系統(tǒng)輸出端（電壓、轉(zhuǎn)速）表現(xiàn)出來后，控制器才開始有反應，基于這一點，可以再電壓外環(huán)基礎(chǔ)上加一個電流內(nèi)環(huán)，利用電流內(nèi)環(huán)快速，及時的抗擾性來抑制負載波動的影響，同時由于電流內(nèi)環(huán)對被控對象的改造作用，使得電壓外環(huán)調(diào)節(jié)可以大大的簡化。（2）現(xiàn)代控制理論的控制策略：1、多變量狀態(tài)反饋控制多變量狀態(tài)反饋控制的優(yōu)點在于可以大大改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，因為它可以任意的配置系統(tǒng)的極點，但是建立逆變器的狀態(tài)模型時很難將負載的動態(tài)特性考慮在內(nèi)，所以，狀態(tài)反饋只能針對空載或假定負載進行，對此應采用負載電流前饋補償，預先進行魯棒性分析，才能使系統(tǒng)有好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。2、無差拍控制無差拍控制的基本思想是將給定的正弦參考波形等間隔的劃分成若干個周期，根據(jù)每個采樣周期的起始值采用預測算法計算出在采樣結(jié)束時4、電壓電流雙閉環(huán)瞬時控制77負載應輸出的值，通過合理計算這個值的大小使系統(tǒng)輸出在采樣周期結(jié)束時與參考波形完全重合，沒有任何相位和幅值偏差。3、滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制是一種非線性的控制方法。他的基本思想是利用某種不連續(xù)的開關(guān)控制策略來強迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著某一設(shè)計好的滑模面運動?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點是對系統(tǒng)參數(shù)變化和外部擾動不敏感，具有較強的魯棒性。然而，對逆變電源系統(tǒng)來說，要確定一個理想的滑模面是很困難的。并且，在用數(shù)字式方法來實現(xiàn)這種控制方式時，開關(guān)頻率必須足夠高。4、模糊控制模糊控制屬于智能控制的范疇，與傳統(tǒng)的控制方式相比，智能控制最大的優(yōu)點是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型，它是控制理論發(fā)展的高級階段，主要用來處理哪些對象不確定性，高度非線性的問題。5、重復控制重復控制是根據(jù)內(nèi)膜原理，對指令和擾動信號均設(shè)了一個內(nèi)膜，因此可以達到輸出無凈差，缺點是：動態(tài)響應比較慢，且需要比較大的內(nèi)存。負載應輸出的值，通過合理計算這個值的大小使系統(tǒng)輸出在78正弦脈寬調(diào)制技術(shù)：采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對半導體開關(guān)器件的導通和關(guān)斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。如果把一個正弦半波分成N等分，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸包圍的面積，用與它等面積的等高而不等寬的矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點與正弦波每一等分的中點重合，根據(jù)沖量相等，效果相同的原理，這樣的一系列的矩形脈沖與正弦半波是等效的，對于正弦波的負半周也可以用同樣的方法得到PWM波形。像這樣的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形就是SPWM波。SPWM有兩種控制方式，一種是單極式，一種雙極式，兩種控制方式調(diào)制方法相同，輸出基本電壓的大小和頻率也都是通過改變正弦參考信號的幅值和頻率而改變的，只是功率開關(guān)器件通斷的情況不一樣，采用單極式控制時，正弦波的半個周期內(nèi)每相只有一個開關(guān)元器件開通或關(guān)斷，而雙極式控制時逆變器同一橋臂上下兩個開關(guān)器件交替通斷，處于互補工作方式，雙極式比單極式調(diào)制輸出的電流變化率較大，外界干擾較強。正弦脈寬調(diào)制技術(shù)：采樣控制理論中有一79單相橋式SPWM逆變電源采用單極式倍頻調(diào)制方式時的輸出SPWM波形如圖6所示，它是采用2個相位相反的而幅值相等的三角波與一正弦波相比較，可看成將三角載波進行全波整流（將虛線三角波沿X軸往上翻）,再由正弦波進行調(diào)制，得到了2個二階SPWM波，使2個二階SPWM波相減，就可得到三階SPWM波，即在調(diào)制波正半周，三階SPWM波主要由Ug1和Ug3相減得到，在調(diào)制波的負半周，三階SPWM波主要由Ug2和Ug4相減得到。圖6單極性倍頻式SPWM控制波形單相橋式SPWM逆變電源采用單極式倍80光伏陣列工作點跟蹤控制：光伏陣列工作點的控制主要有恒電壓控制（CVT）和MPPT這2種方式。CVT是通過將光伏陣列端電壓穩(wěn)定于某個值的方法,確定系統(tǒng)功率點。其優(yōu)點是控制簡單,系統(tǒng)穩(wěn)定性好。但當溫度變化較大時,CVT方式下的伏陣列工作點將偏離最大功率點。MPPT是當前較廣泛采用的光伏陣列功率點控制策略。它通過實時改變系統(tǒng)的工作狀態(tài),跟蹤陣列的最大工作點,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率輸出。它是一種自主尋優(yōu)方式,動態(tài)性能較好,但穩(wěn)定性不如CVT。其常用方法有“上山”法、干擾觀察法、電導增量法等?，F(xiàn)在對MPPT的研究集中在簡單、高穩(wěn)定性的控制算法實現(xiàn)上,如最優(yōu)梯度法、模糊邏輯控制法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法等,也都取得了較顯著的跟蹤控制效果。光伏陣列工作點跟蹤控制：光伏陣列工作點的81逆變器對于孤島效應的檢測及控制：逆變器直接并網(wǎng)時,除了應具有基本的保護功能外,還應具備防孤島效應的特殊功能。從用電安全與電能質(zhì)量考慮,孤島效應是不允許出現(xiàn)的；孤島發(fā)生時必須快速、準確地切除并網(wǎng)逆變器，由此引出了對于孤島效應進行檢測的控制。孤島效應的檢測一般分成被動式與主動式。被動式檢測是利用電網(wǎng)監(jiān)測狀態(tài)如電壓、頻率、相位等作為判斷電網(wǎng)是否故障的依據(jù)。如果電網(wǎng)中負載正好與逆變器輸出匹配,被動法將無法檢測到孤島的發(fā)生。主動檢測法則是通過電力逆變器定時產(chǎn)生干擾信號,以觀察電網(wǎng)是否受到影響作為判斷依據(jù),如脈沖電流注入法、輸出功率變化檢測法、主動頻率偏移法和滑模頻率偏移法等。它們在實際并網(wǎng)逆變器中都有所應用,但也存在著各自的不足。當電壓幅值和頻率變化范圍小于某一值時,頻率偏移法無法檢測到孤島效應,即存在“檢測盲區(qū)。輸出功率變化檢測法雖不存在“檢測盲區(qū)”,然而光伏并網(wǎng)系統(tǒng)受到光照強度等影響,其光伏輸出功率隨時在波動,對逆變器加入有功功率擾動,將會降低光伏陣列和逆變系統(tǒng)的效率。為了解決這個問題,光伏并網(wǎng)的有功和無功綜合控制方法經(jīng)常被提出來。隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進一步的廣泛應用,當多個逆變器同時并網(wǎng)時,不同逆變器輸出的變化非常大,從而導致上述方法可能失效。因此,研究多逆變器的并網(wǎng)通信、協(xié)同控制已成為其孤島效應檢測與控制的研究趨勢。逆變器對于孤島效應的檢測及控制：逆變器82鎖相環(huán)控制技術(shù)：在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，需要實時檢測電網(wǎng)電壓的相位和頻率以控制并網(wǎng)逆變器，使其輸出電流與電網(wǎng)電壓相位及頻率保持同步，即同步鎖相。同步鎖相是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，其控制精確度直接影響到系統(tǒng)的并網(wǎng)運行性能。倘若鎖相環(huán)電路不可靠，在逆變器與電網(wǎng)并網(wǎng)工作切換中會產(chǎn)生逆變器與電網(wǎng)之間的環(huán)流，對設(shè)備造成沖擊，縮短設(shè)備使用壽命，嚴重時還將損壞設(shè)備。目前，對基于DSP的數(shù)字鎖相環(huán)的應用較多。鎖相環(huán)控制技術(shù)：在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，83光伏逆變器的主要技術(shù)指標：１．輸出電壓的穩(wěn)定度

在光伏系統(tǒng)中，太陽電池發(fā)出的電能先由蓄電池儲存起來，然后經(jīng)過逆變器逆變成220V或380V的交流電。但是蓄電池受自身充放電的影響，其輸出電壓的變化范圍較大，如標稱12V的蓄電池，其電壓值可在10．8～14．4V之間變動(超出這個范圍可能對蓄電池造成損壞)。對于一個合格的逆變器，輸入端電壓在這個范圍內(nèi)變化時，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓的變化量應不超過額定值的±5％，同時當負載發(fā)生突變時，其輸出電壓偏差不應超過額定值的±10％。２．輸出電壓的波形失真度對正弦波逆變器，應規(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真度表示，其值應不超過5％(單相輸出允許l0％)。由于逆變器輸出的高次諧波電流會在感性負載上產(chǎn)生渦流等附加損耗，如果逆變器波形失真度過大，會導致負載部件嚴重發(fā)熱，不利于電氣設(shè)備的安全，并且嚴重影響系統(tǒng)的運行效率。光伏逆變器的主要技術(shù)指標：１．輸出電壓的穩(wěn)定度84３．額定輸出頻率

對于包含電機之類的負載，如洗衣機、電冰箱等，由于其電機最佳頻率工作點為50Hz，頻率過高或者過低都會造成設(shè)備發(fā)熱，降低系統(tǒng)運行效率和使用壽命，所以逆變器的輸出頻率應是一個相對穩(wěn)定的值，通常為工頻50Hz，正常工作條件下其偏差應在±l％以內(nèi)。

４．負載功率因數(shù)表征逆變器帶感性負載或容性負載的能力。正弦波逆變器的負載功率因數(shù)為0．7～0．9，額定值為0．9。在負載功率一定的情況下，如果逆變器的功率因數(shù)較低，則所需逆變器的容量就要增大，一方面造成成本增加，同時光伏系統(tǒng)交流回路的視在功率增大，回路電流增大，損耗必然增加，系統(tǒng)效率也會降低。

５．逆變器效率逆變器的效率是指在規(guī)定的工作條件下，其輸出功率與輸入功率之比，以百分數(shù)表示，一般情況下，光伏逆變器的標稱效率是指純阻負載，80％負載情況下的效率。

由于光伏系統(tǒng)總體成本較高，３．額定輸出頻率85因此應該最大限度地提高光伏逆變器的效率，降低系統(tǒng)成本，提高光伏系統(tǒng)的性價比。目前主流逆變器標稱效率在80％～95％之間，對小功率逆變器要求其效率不低于85％。在光伏系統(tǒng)實際設(shè)計過程中，不但要選擇高效率的逆變器，同時還應通過系統(tǒng)合理配置，盡量使光伏系統(tǒng)負載工作在最佳效率點附近。6、額定輸出電流(或額定輸出容量)表示在規(guī)定的負載功率因數(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輸出功率因數(shù)為１（即純阻性負載）時，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。7、保護措施一款性能優(yōu)良的逆變器，還應具備完備的保護功能或措施，以應對在實際使用過程中出現(xiàn)的各種異常情況，使逆變器本身及系統(tǒng)其他部件免受損傷。因此應該最大限度地提高光伏逆變器的效率86(1)輸入欠壓保戶：當輸入端電壓低于額定電壓的85％時，逆變器應有保護和顯示。(2)輸入過壓保戶：當輸入端電壓高于額定電壓的130％時，逆變器應有保護和顯示。(3)過電流保護：逆變器的過電流保護，應能保證在負載發(fā)生短路或電流超過允許值時及時動作，使其免受浪涌電流的損傷。當工作電流超過額定的150％時，逆變器應能自動保護。(4)輸出短路保戶逆變器短路保護動作時間應不超過0．5s。(5)輸入反接保護：當輸入端正、負極接反時，逆變器應有防護功能和顯示。(1)輸入欠壓保戶：87(6)防雷保護：逆變器應有防雷保護。(7)過溫保護等。另外，對無電壓穩(wěn)定措施的逆變器，逆變器還應有輸出過電壓防護措施，以使負載免受過電壓的損害。8．起動特性表征逆變器帶負載起動的能力和動態(tài)工作時的性能。逆變器應保證在額定負載下可靠起動。9．噪聲(6)防雷保護：88電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及風扇等部件均會產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運行時，其噪聲應不超過８０ｄＢ，小型逆變器的噪聲應不超過６５ｄＢ。電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁89光伏逆變器的簡單選型：逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿足最大負荷下設(shè)備對電功率的要求。對于以單一設(shè)備為負載的逆變器，其額定容量的選取較為簡單。當用電設(shè)備為純阻性負載或功率因數(shù)大于0．9時，選取逆變器的額定容量為用電設(shè)備容量的1．1～1．15倍即可。同時逆變器還應具有抗容性和感性負載沖擊的能力。對一般電感性負載，如電機、冰箱、空調(diào)、洗衣機、大功率水泵等，在起動時，其瞬時功率可能是其額定功率的5～6倍，此時，逆變器將承受很大的瞬時浪涌。針對此類系統(tǒng)，逆變器的額定容量應留有充分的余量，以保證負載能可靠起動，高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負荷起動而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全，有時需采用軟起動或限流起動的方式。另外，逆變器還要有一定的過載能力，當輸入電壓與輸出功率為額定值，環(huán)境溫度為25℃時，逆變器連續(xù)可靠工作時間應不低于4h；當輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的125％時，逆變器安全工作時間應不低于lmin；當輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的150％時，逆變器安全工作時間應不低于10s光伏逆變器的簡單選型：逆變器的選用，首90應用舉例：

光伏系統(tǒng)中主要負載是150W的電冰箱，正常工作時選擇額定容量為180w的交流逆變器即能可靠工作，但是由于電冰箱是感性負載，在起動瞬間其功率消耗可達額定功率的5～6倍之多，因此逆變器的輸出功率在負載起動時可達到800W，考慮到逆變器的過載能力，選用500W逆變器即能可靠工作。當系統(tǒng)中存在多個負載時，逆變器容量的選取還應考慮幾個用電負載同時工作的可能性，即“負載同時系數(shù)”。應用舉例：91光伏逆變器的安裝注意事項及維護：逆變器安裝維修的注意事項：1、在安裝前首先應該檢查逆變器是否在運輸過程中有無損壞。2、在選擇安裝場地時，應該保證周圍內(nèi)沒有任何其他電力電子設(shè)備的干擾。3、在進行