发布时间：2024-08-02 09:40:20 人气：
能否直接将逆变器连接在光伏阵列控制器的直流输出端
由于逆变器在启动时都会产生一个比较大的冲击电流，通常不建议在光伏产品的负载输出端上直接连接光伏系统逆变器。通常逆变器都有一个大电容，使得逆变器能够承受100倍的额定电流。启动时尽管大电流的冲击时间很短，但此时形成的浪涌冲击电流会对逆变器的功率晶体管产生很大的冲击压力，引起控制器的电路短路保护启动。逆变器可能会在尝试多次短路保护之后再开机运行，但这并不是一种正常的工作模式。
基于以上分析，一般并不建议在控制器的直流输出端直接连接逆变器。如果客户要求低压断开功能和进行负载控制，可以通过逆变器自身的低电压断开LVD功能，在蓄电池和逆变器之间连接一个继电器，就能够保护蓄电池过放电，因为继电器的开关直接由控制器的负载输出端来控制。
逆变器的使用注意事项包括什么？
1、直流电压要一致
每台逆变器都有接入直流电压数值，如12V，24V等，要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如，12V 逆变器必须选择12V蓄电池。
2、逆变器输出功率必须大于电器的使用功率，特别对于启动时功率大的电器，如冰箱、空调，还要留大些的余量。
3、正、负极必须接正确
逆变器接入的直流电压标有正负极。红色为正极（+），黑色为负极（—），蓄电池上也同样标有正负极，红色为正极（+），黑色为负极（—），连接时必须正接正（红接红），负接负（黑接黑）。连接线线径必须足够粗，并且尽可能减少连接线的长度。
4、应放置在通风、干燥的地方，谨防雨淋，并与周围的物体有20cm以上的距离，远离易
燃易爆品，切忌在该机上放置或覆盖其它物品，使用环境温度不大于40℃。
5, 充电与逆变不能同时进行。即逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中.
6、两次开机间隔时间不少于5秒（切断输入电源）。
7、请用干布或防静电布擦拭以保持机器整洁。
8、在连接机器的输入输出前，请首先将机器的外壳正确接地。
9、为避免意外，严禁用户打开机箱进行操作和使用。
10、怀疑机器有故障时，请不要继续进行操作和使用，应及时切断输入和输出，由合格的检修人员或维修单位检查维修。
11、在连接蓄电池时，请确认您的手上没有其它金属物，以免发生蓄电池短路，灼伤人体。
12使用环境 基于安全和性能的考虑,安装环境应具备以下条件:
<1> 干燥:不能浸水或淋雨
<2> 阴凉:温度在0℃与40℃之间
<3> 通风:保持壳体上5CM内无异物,其它端面通风良好
13. 安装使用方法
<1> 将转换器开关置于关(OFF)的位置,然后把雪茄头插入车内点烟器插口,确保插到位而接触良好.
<2> 确认所有电器的功率在G-ICE标称功率以下方可使用,将电器的220V插头直接插入转换器一端的 220V插座内,并确保两个插座所有连接电器的功率之和在G-ICE标称功率以内.
<3> 开启转换器开关，绿色指示灯亮，表示工作正常。
<4> 红色指示灯亮，表示因过压/欠压/过载/过温，导致转换器关断。
<5> 在很多情况下，由于车用点烟器插口输出有限，使得正常使用时转换器报警或关断，这时只要发动车辆或减小用电功率即可恢复正常。
14.注意事项
<1> 电视机，显示器，电动机等在启动时电量达到峰值，尽管转换器可以承受标称功率2倍的峰值功率，但有些功率符合要求的电器的峰值功率可能会超过转换器的峰值输出功率，引发过载保护，电流被关断。同时带动多个电器，可能发生这种情况，这时应先关闭电器开关，打开转换器开关，然后逐个打开电器开关，并应最先开启峰值最高的电器。
<2> 在使用过程中，电瓶电压开始下降，当转换器DC输入端的电压降到10.4-11V时,报警器发出峰鸣声,此时电脑或其它敏感电器应及时关闭,若忽视报警声,转换器将在电压到9.7-10.3V时,自动关断,这样可以避免电瓶被过量放电.电源保护关断后,红色指示灯亮起.
<3> 应及时启动车辆,给电瓶充电,防止电量衰竭,影响汽车启动和电瓶寿命.
<4> 尽管转换器没有过压保护功能,输入电压超过16V,仍有可能损坏转换器.
<5> 连续使用后,壳体表面温度会上升到60℃,注意气流通畅,易受高温影响的物体应远离.
修正逆变器与正弦逆变器的区别
1.1逆变器功率器件的选择
目前，国内的光伏发电系统（PhotoVoltaic Sys-tem，简称PVS）主要是以直流系统为主，但最普遍的用电负载是交流负载，这使直流供电的光伏电源很难作为商品普及推广。同时，由于太阳能光伏并网发电可以不要蓄电池，且维护简单，而节省投资是光伏发电的发展趋势。这些都必须采用交流供电方式，因此逆变器在PVS中的应用也就越来越重要了。逆变器是将直流电变换为交流电的电力变换装置，逆变技术在电力电子技术中已较为成熟。例如：UPS电源中的逆变器，变频技术中的逆变技术、特种电源中的逆变技术和功率调节器中的逆变技术等，这些都已经以产品的形式推向市场，并受到社会的广泛认可。
在小容量、低压PVS中，功率器件多使用金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）。因其在低压时，具有较低的通态压降和较高的开关频率，但随MOSFET电压的升高，其通态电阻增大。因此，在大容量、高压PVS 中，一般使用绝缘栅晶体管（IGBT）作为功率器件；在100kVA以上特大容量的PVS中，一般采用门极可关断晶闸管（GTO）作为功率器件。PVS中的逆变驱动电路主要针对功率开关管的门极驱动。要得到好的PWM脉冲波形，驱动电路的设计很重要。近年来，随着微电子及集成电路技术的发展，陆续推出了许多多功能专用集成芯片，如：HIP4801,TLP520,IR2130,EXB841等，它们给应用电路的设计带来了极大的方便[1，2]。逆变电源中常用的控制电路主要是为驱动电路提供要求的逻辑和波形，如PWM，SPWM控制信号等。目前，较常用的芯片有国外生产的8XC196，MP16，PIC16C73 和国内生产的TMS320F206，TMS320F240 ，SG3525 等。
1.2 PVS 中逆变器的拓扑结构图
在使用蓄电池储能的太阳能PVS 中，蓄电池组的公称电压一般是12V，24V 或48V，因此，逆变电路一般都需进行升压来满足220V 常用交流负载的用电需求。逆变器可按升压原理的不同分为工频和高频两种逆变器，应用中它们的性能差别很大。
(1)工频逆变器
图1示出采用工频变压器升压的逆变电路。它首先把直流电逆变成工频低压交流电；再通过工频变压器升压成220V，50Hz的交流电供负载使用。它的优点是结构简单，各种保护功能均可在较低电压下实现。因其逆变电源与负载之间存有工频变压器，故逆变器运行稳定、可靠、过负荷能力和抗冲击能力强，且能够抑制波形中的高次谐波成分。然而，工频变压器也存在笨重和价格高的问题，而且其效率也比较低。按目前水平制作的小型工频逆变器，其额定负荷效率一般不超过90%，同时因工频变压器在满负荷和轻负荷下运行时铁损基本不变，因而使其在轻负荷下运行的空载损耗较大，效率也较低。
(2)高频逆变器
图2示出采用高频变压器升压的逆变电路。它首先通过高频DC/DC 变换技术，将低压直流电逆变为高频低压交流电；然后经过高频变压器升压后，再经过高频整流滤波电路整流成通常均在300V以上的高压直流电；最后通过工频逆变电路得到220V工频交流电供负载使用。由于高频逆变器采用的是体积小，重量轻的高频磁芯材料，因而大大提高了电路的功率密度，从而使逆变电源的空载损耗很小，逆变效率得到提高。通常，用于中小型PVS 中的高频逆变器，其峰值转换效率能达90% 以上。
比较两种逆变器可知，高频逆变器的体积小，重量轻，效率高，空载负荷低，但不能接满负荷的感性负载，且过载能力差。
1.3 PVS 中逆变器输出波形
(1)方波逆变器
图3a
示出方波逆变器的输出电压波形。虽然方波逆变器具有结构简单，成本低等优点，但也存在效率较低，损耗多，谐波成分大，使用负载受限制等缺点。当负载为大功率电机负载或带有变压器的用电器负载时，因其负载的饱和磁通都是按正弦波的上升速率设计的，而方波的上升速度过快，因而造成其铁心饱和，负载会出现起动困难、铁心过热及发出噪声等问题。而且方波逆变器的效率远低于修正波和正弦波逆变器的效率，一般不到60% 。由于太阳能PVS的发电成本较高，因此在太阳能PVS 电系统的优点是结中，方波逆变器已经很少应用了。
(2)修正波逆变器
图3b示出修正波逆变器的输出电压波形。与方波相比，修正波的波形有明显改善，而且高次谐波含量也减少了。传统的修正波逆变器是通过对方波电压进行阶梯迭加而产生的，这种方式存在控制电路复杂，迭加线路所用的功率开关管较多，以及逆变器的体积和重量较大等诸多问题。近年来，随着电力电子技术的快速发展，已普遍采用PWM脉宽调制方式生成修正波输出。目前，修正波逆变器已广泛用于边远地区的用户系统，因为这些用户系统对用电质量要求不是很高，而它能够满足大部分用电设备的需求，但它还是存在20% 的谐波失真，在运行精密设备时会出现问题，也会对通讯设备造成高频干扰，因此此时必须使用正弦波逆变器。
(3)正弦波逆变器
图3c
示出正弦波逆变器的输出电压波形。它的优点是输出波形好，失真度很低，且其输出波形与市电电网的交流电波形基本一致，实际上优良的正弦波逆变器提供的交流电比电网的质量更高。正弦波逆变器对收音机和通讯设备及精密设备的干扰小，噪声低，负载适应能力强，能满足所有交流负载的应用，而且整机效率较高；它的缺点是线路和相对修正波逆变器复杂，对控制芯片和维修技术的要求高，价格较贵。在太阳能发电并网应用时，为避免对公共电网的电力
污染，也必须使用正弦波逆变器。
2 太阳能PVS 中逆变器分类
2.1 独立型逆变器
图4示出独立PVS 结构图。它通常由光伏阵列、蓄电池、控制器、逆变器及用电负载等5部分组成。
目前也有把蓄电池充放电控制器和逆变器做成一体的独立型逆变器。例如：Solarix 正弦波逆变器，它既有将直流电逆变成交流电的功能；也有对蓄电池充放电进行管理的功能。
根据独立型逆变器在PVS 中的运行特点，可对用于独立PVS 的逆变器进行下述性能评价。
(1)可靠性
从以往PVS 的运行来看，逆变器是影响系统可靠性的主要因素之一。由于独立型逆变器一般工作在边远地区，一旦出现问题维修很不方便，所以独立型逆变器的首要要求是必须运行可靠安全。
(2)额定输出容量
在独立型逆变器中，额定输出容量也是一个很重要的参考因素，它表示逆变器向负载供电的能力。额定输出容量值高的逆变器可带更多的用电负载。在此需特别指出的是，当逆变器不是纯阻性负载时，逆变器的负载能力将小于它所给出的额定输出容量值。
(3)逆变器效率
逆变器效率的高低对系统提高有效发电量和降低发电成本有着重要的影响。由于目前太阳电池的成本仍然比较高，而且近年也不会有大的降低，因此对于独立型逆变器，则要求有高的效率，特别是低负荷供电时，仍然有较高的效率，低的空载负荷是独立PVS 中专用逆变器相对普通逆变器的更高要求。
(4)起动性能
一般电感性负载，如电机、冰箱、空调、洗衣机、大功率水泵等，在起动时，功率可能是额定功率的5～6倍。因此，通常电感负载起动时，逆变器将承受大的瞬时浪涌功率。逆变器应保证在额定负载下可靠起动，高性能的逆变器可做到连续多次满负荷起动而不损坏功率器件。小型逆变器为了自身安全, 有时需采用软起动或限流起动。
(5)谐波失真
当独立型逆变器输出波形是方波和修正波时，逆变器的输出电流中除了基波外还有高次谐波，高次谐波电流会在电感性负载上产生涡流等附加损耗，导致部件严重发热，不利于电气设备的安全。方波逆变器的谐波失真大约在40% 左右，一般只适用于电阻负载；修正波逆变器的谐波失真小于20%，适合用于大部分负载；正弦波逆变器的谐波失真小于3%，其波形质量比市电电网的质量还好，能够适用于所有的交流用电负载。
(6) 输出电压稳定能力
它指逆变器输出电压的稳压能力。独立太阳能PVS中蓄电池端电压在充放电过程中波动很大，通常铅酸蓄电池端电压的起伏可达标称电压的30 %左右，这就要求逆变器有较好的调压性能，能在较大直流输入范围内保证正常工作。高频逆变器因采用了二次调宽和二次稳压技术，故相对工频逆变器有更好的稳定输出电压的能力。
直流电源浪涌保护器怎么安装选型
直流电源浪涌保护器一般用在光伏电站的逆变器上面，随着国家光伏事业的大力推进，许多厂家都开始光伏防雷器即直流电源浪涌保护器。科佳防雷算是光伏防雷比较有影响力的企业了，在此方面技术比较成熟，产品质量较好，下面以科佳的KDY系列直流电源浪涌保护器举例说明。
首先是最大额定电流，光伏防雷一般是KDY-40和KDY-20两种，KDY-40的的最大额定电流是40kA,一般用于配电线路的浪涌保护，而KDY-20的最大额定电流是20kA,一般用于终端电器设备如逆变器的保护。
其次根据电压不同又分为
直流220V：KDY-40-D220
直流110V：KDY-40-D110
直流48V ：KDY-40-D48
直流600V：KDY-40/D600
直流900V：kdy-40/D900
五类，20kA的同理
最后够买浪涌保护器一定要选择正规厂商，需要其提高专门的防雷检测报告，否则因小失大。
注：防雷备案从2015年起已经取消了
逆变器好吗？
一、看产品外型产品外型包括，输入端子，接地端子，散热风扇位置，输出插座位置和方向，旁路输入接线方式，远程开关，显示表头等。
主要根据你安装的位置，应用要求来选，比如输入端子接线方式是否方便，是否牢固，接线柱电流电否够，如果应用于移动设备要考虑固定方式，如果安装环境的特殊性，要考虑逆变器散热风扇的风流方向必须顺流。输出插座也有讲究，如果是三孔插座，你会发现90度的插头在单孔在上时不好用。旁路接线一般我们建议用锁端子形式，主要是防止震动或异动时插头会接触不良造成打火损坏逆变器或设备等不必要的风险，如果是一个比较稳定的环境，如机房等可以考虑用插头比较方便适用。远程开关适用于逆变器安装在箱体内，但平时要开关逆变器时应用。至于表头有必要时才需要。
以下图广东泰琪丰逆变器为例：
逆变器指示图
二、看电气规格书
这一点很重要，电气规格表描述的一般都很全面了，输出功率，瞬间功率，输入电压范围，效率，波形失真度，输出电压稳定度，对应你的项目要求，规格书列明的是不是你正需要的。每家提供的规格书还是有区别的。如下图所示功能，输出频率可调，输出电压可调，就很好的方便了用户，适应不同的负载自己进行设定。
逆变器指示图
每家设计逆变器的电路都不太相同，重要的是能否带动感性负载，混合性负载等，带载能力有多强，保护功能是否齐全，也是你要考虑的。只有测试做对比你就不难发现差异在哪里，根据你项目的来选择工作和储存温度范围，现在一般标0~40度的环境温度， 以广东泰琪丰逆变器的规格来看基本可以在 －20~50度，实测可以－30~55度，在行业里算是比较领先的水平。
三、看内部器件布局和使用元器件
但最起码有一点，里面的元器件是否整齐，有没有相关的跳线乱接，同一个规格的器件有没有使用不同颜色或不同厂家的品牌，元器件有没有破损等，内部工艺的好坏对产品品质影响还是很大的。有基础的朋友可以看他的元器件的生产商是否为有资质的企业，电路板布局是否符合安规要求等。
与电流平方成正比的损耗——焦耳热损耗
首先介绍电机控制器。如果存在电阻，则会产生焦耳热（I2 Rt）。损耗与电流（I）的平方成正比，与电阻（R）和时间（t）也成正比。电流流过的所有部分都会产生焦耳热，在意想不到的地方产生焦耳热。考虑焦耳热对策，首先要了解防止焦耳热产生 的技术。
四、逆变器及其内部
虽有各种类型的控制器，但无刷直流电机 + 逆变器组合的效率更高（低损耗）。无刷直流电机自身并不利用直流，而是利用三相 交流进行驱动。变换器从直流电源处生成三相交流电，并随时调整电压，输入电机（图 1）。
图1
五、逆变器的功能
逆变器内部装有微控制器，会生成高速信号（交 流信号）。根据微控制器输出的开关信号，高速且正 确地开关电池（直流电源）。
六、三相线圈电机与六开关逆变器
无刷直流电机存在三相（U 相 /V 相 /W 相）绕组， 使用 120°方波通电时，电流通常从一相绕组流向另一 相绕组，而剩下的一相并不流通电流。为了使电流保 持流通，笔者准备了 6 个开关（图 2）。
图2
选取 3 个开关与正极侧相连。同样，与负极侧也 有 3 个开关，共计 6 个。高压侧和低压侧各自仅能选择一相，且两者不能 选取同一相。由固定模式高速切换开关。
七、微控制器和传感器发出时序指令
如果以图 3 所示的模式切换三相开关，则电机旋转。
图3
微控制器根据时序控制切换模式。随意切换开关模式会导致电机的随机旋转。旋转时需准确找到转子磁体位置并计算切换时序。电机定子侧载有检测转子磁体接近的传感器。微控制 器检测传感器的状态，并决定开关时序。虽然微控制器向 6 个开关输出指令，但发挥开关功能的却是 MOSFET。
八、开关器件
MOSFET 逆变器通常会使用 6 个 MOSEFT。MOSEFT 为晶 体管的一种，有 3 个引脚。其中，向栅极施加电压（ON） 时，电流从与电池正极侧相连的漏极流向负极侧的源 极。栅极发挥开关作用。
图4
漏极连接正极侧，源极连接负极侧电路。正负极 对调时，电流会从寄生二极管中流过。电机电路中存在大型电感（线圈）。因此，开通 时储存电能，关断时电流反向流过 MOSEFT 的寄生二 极管。电流流过二极管时，会产生电压降，从而形成巨 大损耗。
九、利用 PWM 占空比控制电压
提高电机转速时，通常需提高电压，需安装可改 变三相交流电源电压的装置。多数逆变器利用 PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）来控制电压。为此，控制电机旋转的 开关需要持续高速切换。观察图 7 可知，在开通时间 内以载波频率进行高速开关。这称为斩波。开通时间所占比例为占空比，决定电机的平均电压（图 5）。
图5
100% 开通意味着占空比达到 100%。此 时电机电压为 12V，为一块铅酸蓄电池的电源电压。50% 占空比表示 12V 时间与 0V 时间各占一半。此时，电机驱动的平均电压为 6V。30% 占空比时为 3.6V。PWM 控制是逆变器控制的基本方法，可控制电机 的驱动电压（转速）。例如，要提高电机转速，就要 提高电机电压，也就是增大占空比。车辆的加速控制采用 PWM。
十、电机和逆变器的损耗
何时引起 MOSFET 损耗？
这 是 有 关 损 耗 的 课 题。笔 者 先 考 虑 开 关 器 件 MOSFET 的情况（图 7）。
图6
（1）开通损耗——通态电阻 MOSFET 开通时，大电流在源极与漏极间流通， MOSFET 通态电阻会产生开通损耗。通态电阻随 MOSFET 型号的不同而不同。MOSFET 的通态电阻小于普通晶体管，但笔者选用更小通态电 阻的 MOSFET。开关速度高（频率特性优良）的 MOSFET 的通态 电阻有增大的倾向。
（2）开关损耗 观察图 6 可知，MOSFET 进行高速开关时，开关 切换时间不为零。在过渡期存在电阻，会产生较大发 热（损耗），这被称为开关损耗。频率特性越好的 MOSFET，开关损耗越小。
（3）寄生二极管损耗 仅单臂斩波时似乎并没有什么影响，真实并非 如此。单臂的 PWM 斩波也会产生损耗。观察图 2可知，在 MOSFET 关断期间，电机线圈中储存的电能 通过 MOSFET 的寄生二极管放电，电流从源极流向 漏极。该反向电流流经寄生二极管内部电阻时产生焦耳 热损耗。
十一、寄生二极管的重要功能
上述对寄生二极管的说明，可能会给人留下不好 的印象。但寄生二极管发挥着非常重要的作用。MOSFET 没有寄生二极管会非常麻烦。在 MOSFET 关断期间，电机线圈需要寄生二极管续流，防止同步 整流死区时间的浪涌电流破坏器件。
十二、占空比产生的损耗
以额定功率行驶，改变占空比
限制时间的持久 EV 比赛中，参赛者一般采用额 定的功率消耗和巡航速度行驶的控制方法。这都是因 为易于能量管理。很多名次靠前的团队会在起动时、弯道减速时使 用 PWM 斩波，剩下时间的占空比为 100%。加速时会 采用进角控制与提高电压的方法。
50% 占空比与 100%占空比的损耗相差数倍 假设开通时间占整体的 50%，且每段时间的驱动 力相同，则电流为平时的 2 倍。焦耳热损耗与电流的平方成正比，因此 100% 占 空比时的损耗是 50% 占空比时的 4 倍。又因损耗存在 时间（开通时间）为 50% 占空比时的 2 倍，所以每段 时间产生的焦耳损耗是原来的 2 倍。即使降低MOSFET的开关损耗也无法弥补这个量。
希望以 100% 占空比行驶按照想法，笔者希望将占空比调节为100%行驶。
如前所述，线圈为电感，在开关开通期间储存电能， 关断期间释放电能，如图 7所示。
图7
观察图形，可知 UH 处于开通状态。随着上臂 PWM 斩波，UH 反复快速地开关。此时，LH 始终处 于关断状态。在 UH 与 LH 全部关断的情况下，观察图 6 可知，线圈电感通过 UL 寄生二极管续流。
十三、断电后电机中也有电流
续流时的电源并不是电池，而是电机线圈。斩波 时开关关断，电源电流不流通，但线圈中还会继续流 通电流。当然，电源侧（电池与控制器间）的电流仅在 开关开通时流通。斩波时，电机线圈中产生反向电流（图 8）。
图8
十四、同步整流的损耗对策 损耗被分成数万份
线圈电流波形有少量波动。虽存在些许误差，但 对于平均电流， 线圈电流 × 占空比 = 电源电流 的关系仍成立。平均值不是效值。关断时，UL 的寄生二极管续流会形成寄生二极管 正向压降。假设电压为 12V，则压降约 1V。损耗 = 正向电阻 × 电流，因流通数安培的电流， 所以损耗也不可小视。但同步整流可降低损耗。
十五、如果设置同步整流
同步是指生成互补 PWM 信号，在上臂关断期间， 让下臂开通。寄生二极管产生的损耗可式减小为 通态电阻 × 电流 2 通态电阻随 MOSFET 型号的不同而不同，约为 1mΩ。
十六、无法完全同步
上臂与下臂交替开通，即两臂不可同时开通，否 则会导致电源短路。因此，两臂需设置同时关断的时 间——死区。两臂同时关断会产生寄生二极管损耗。
十七、栅极电路的损耗
MOSFET 的栅极电流较大为了快速开关，MOSFET 的栅极电流达到 2A，是 非常大的电流。从电流大小来看，似乎损耗很大。但这实际上是 峰值，栅极负载为电容。每次开关的损耗为栅极电量 × 栅极电压 2 因此，损耗并不取决于栅极电流的大小，而取决 于栅极电容和开关次数。这种损耗并不是很大，但开关损耗取决于寄生二 极管压降以及开关延迟期间的电阻。
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