并网逆变器的研究背景

单相并网逆变器原理是什么

       单相并网逆变器(grid-tiedinverter)是一种将直流电能转换成交流电能并能并网输出的装置。它将太阳能电池板或其他直流电源的输出直流电能转换为可以并网的交流电能。通过单相并网逆变器，太阳能电池板可以直接供电给家庭或小型商业场所，无需储存电池或其他设备。

并网逆变器的前景如何

       WVC1200采用IP65防水型流线外观设计，可有效防止雨水在表面的浸蚀，内置高性能最大功率点追踪（Maximum power point tracking）功能，能更好的跟踪太阳光度的变化而控制不同的输出功率，有效地捕捉与收集阳光。电力传输采用逆向交流电力传输技术，是我们的专利技术之一，逆变器所输出的电力可优先提供负载使用，用不完的电力以逆方向给电网传输，高效地使用逆变器所发出来的电能，电力传输率可达99%以上。 通讯采用两种模式,逆变器与采集器之间采用电力线载波信号进行通信，采集器与PC或其他设备进行通讯采用RS232串行端口/WIFI无线方式进行通信。智能化监控系统，可采集逆变器的实时数据，可控制逆变器的开机/关机/功率调节功能。 为什么采用微型逆变器？ 从集中式逆变器转变到分布式逆变器优化了能量收集。 将转换器集成到太阳能电池板模块中可降低安装成本。 通过降低转换器温度和移除风扇，可将系统可靠性从5年提升到20年。 采用软开关技术来取代硬开关技术可提高效率并减少散热量。 从家庭手工业到批量生产，标准化设计（硬件和软件）可提高可靠性并降低成本。 采用特殊电容（由于高失效率）。设计需要较高的电压以减小电流，我们采用了特殊的电解电容。 将转换器连入电网可消除许多应用中对电池的需求。电池价格很高，需要维护，寿命也较短。 微型逆变器工作所需的功率日趋变小（仅几百瓦特），这可降低内部温度并提高可靠性。 微型逆变器太阳能系统需要许多逆变器来处理特定功率水平，以此提高产量，从而降低成本。 光伏微型逆变器的功能特点 高性能自动功率点追踪（MPPT） 逆向电力传输 智能化监控管理 输入输出完全隔离，保障用电安全 高可靠性多台并联堆叠 全数字化控制 简化维护工作（用户自行维护） 运行维护成本低 安装灵活 WVC1200参数表 输入参数 KD-WVC1200-120VAC/230VAC 建议输入功率 1200Watt 建议使用的光伏组件 4*300W/Vmp>34V/Voc<50V 最大输入DC电压 50V 峰值功率跟踪电压 25-40V 工作电压范围 17-50V 最小/最大启动电压 22-50V 最大DC短路电流 80A 最大输入工作电流 54.4A 输出参数 @120VAC @230VAC 输出峰值功率 1200Watt 1200Watt 额定输出功率 1150Watt 1150Watt 额定输出电流 9.58A 5A 额定电压范围 80-160VAC 180-260VAC 额定频率范围 57-62.5Hz 47-52.5Hz 功率因素 >98% >98% 每串电路连接台数 3台（单相） 5台（单相） 输出效率 @120VAC @230VAC 静态MPPT效率 99.5% 99.5% 最大输出效率 92% 92% 夜间损耗功率 <50mW Max <70mW Max 总湝波失真 <5% <5% 外观 环境温度范围 -40°C to +60°C 工作温度范围（逆变器内部） -40°C to +82°C 尺寸（长×宽×高） 370mm*306mm*38mm 重量 2.85kg 防水等级 IP65 散热方式 自冷 特性 通讯模式 电力线载波 电力传输模式 逆向传输，负载优先使用 监控系统 终身免费 电磁兼容 EN50081.part1EN50082.part1 电网扰动 EN61000-3-2 Safety EN62109 电网检测 DIN VDE 1026 UL1741 证书 CEC,CE 认证 国家专利技术 *注：监控软件可以多线程同时监控6个电力线采集器，可以同时监控600台逆变器。 每个电力线采集器监控100台逆变器 监控系统分6个线程同时收集6个电力线采集器的实时数据 光伏微型逆变系统组成 微逆变系统框图 系统描述 并网微逆变系统组成 由以上可见，微逆变系统更简单，安装使用更方便。 高性能自动功率点追踪（MPPT） 强大的MPPT算法，以优化来自太阳能电池板的功率收集，可精确地捕捉及锁定最大输出功率点，使发电量大幅提高到大于25%以上。 MPPT追踪图 电力输出:（逆向电力传输） 高效的电力逆向传输技术，专利技术之一，逆变器在并网输出模式时电力以反方向电力传输，自动检测电路中的负载并优先进行使用，用不完的电力才向电网逆方向传输供应到其他地方使用，电力传输率可达99.9%。在光伏发电应用系统中使输出效率更高。 并网湝波分量测试图 电气原理图 单相微逆变系统电气原理图 三相微逆变系统电气原理图 WVC1200采用IP65防水型流线外观设计，可有效防止雨水在表面的浸蚀，内置高性能最大功率点追踪（Maximum power point tracking）功能，能更好的跟踪太阳光度的变化而控制不同的输出功率，有效地捕捉与收集阳光。电力传输采用逆向交流电力传输技术，是我们的专利技术之一，逆变器所输出的电力可优先提供负载使用，用不完的电力以逆方向给电网传输，高效地使用逆变器所发出来的电能，电力传输率可达99%以上。 ①光伏板输入1 ②光伏板输入2 ③光伏板输入3 ④光伏板输入4 ⑤AC输入-连接到上一台逆变器 ⑥AC输出-连接到下一台逆变器 ⑦LED显示逆变器工作状态 安装与连接 WVC1200系列太阳能逆变器安装十分方便，不需要专业人员也可以进行项目安装，无论是安装或维护都十分简单，无需维护费用。 监控系统 凯登电力监控系统KDM是东莞市凯登能源科技有限公司自主研发拥有完全知识产权的专用智能监控系统，它专为WVC系列产品而设计，它完美解决太阳能发电系统监控难、维护难等问题，凯登电力监控系统KDM安装使用方便简单，人性化操作界面，可同时监控6个WVC-Modem（每个WVC-Modem可同时监控100台逆变器，共600台WVC系列逆变器）。 数据采集器 WVC监控系统采用分布式结构，PC端采用WI-FI无线方式/RS232串行对数据进行采集，可实时控制逆变器的开关机，调整功率等功能。实时监控采集发电数据管理，数据采集器采用电力线载波信号采集微逆变器的实时数据，然后传输到PC/手机等其他设备，是逆变器及PC间的通讯桥梁。 ①AC交流电电源输入，电力线载波信号输入 ②RS232串行数据口 ③数据发送LED指示灯（蓝色） ④数据接收LED指示灯（蓝色） ⑤电源指示灯 电力线信号滤波器 WVC电力线信号滤波器可有效地过滤区域之间的杂乱信号，主要过滤电力线信号相互干扰的目的。产品主要分为基本型和通讯型，基本型的滤波器只有电力线滤波功能，通讯型可以计算通过滤波器的功率，以WIFI无线的方式传送到PC端进行监控管理，在KD的监控软件3.0以上版本具备此功能。 ①交流电N极输出 ②交流电N极输入 ③交流电L极输入 ④输出接地 ⑤交流电L极输出 ⑥固定罗线孔位 ⑦输入接地

太阳能发电逆变器国内外研究背景

       阳能逆变器国内外市场现状

       前几年,随着西班牙、德国、美国、日本对本国光伏产业的政策

       扶持,全球光伏发电逆变器的销售额逐年递增,光伏发电用逆变器进

       入了一个快速增长的阶段。但目前全球光伏逆变器市场基本被国际几

       大巨头瓜分,欧洲是全球光伏市场的先驱,具备完善的光伏产业链,

       光伏逆变器技术处于世界领先地位。SMA 是全球最早也是最大的光伏

       逆变器生产企业(德国市场占有率达 50%以上),约占全球市场份额

       的三分之一,第二位是 Fronius。全球前七位的生产企业占领了近 70%

       的市场份额。

       金融危机以后,美国、意大利市场迅猛发展,尤其是美国市场,

       奥巴马政府上台以后,发展速度非常之快,将取代德国成为世界上最

       大的光伏逆变器消费市场。

       目前国内光伏并网逆变器市场规模较小,国内生产逆变器的厂商

       众多,但专门用于光伏发电系统的逆变器制造商并不多,但是不少国

       内企业已经在逆变器行业研究多年,已经具备一定的规模和竞争力,

       但在逆变器技术质量、规模上与国外企业仍具有较大差距。目前具有

       较大规模的厂商有合肥阳光、北京科诺伟业、北京索英、志诚冠军、

       南京冠亚、上海英伟力新能源科技有限公司等企业。目前这些企业用

       于光伏系统的产量呈逐年上升的趋势。

       国内市场规模虽然较小,但未来光伏电站市场的巨大市场发展空

       间和发展潜力给国内企业带来发展的历史机遇。目前国内光伏逆变器

       主要被阳光电源、艾思玛、KACO 等品牌所占领,国外企业多数通过

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       代理渠道进入国内市场,由于售后服务提供难度大整体市场占有率不

       高。2008 年统计数字显示,合肥阳光电源公司占据 70%以上的光伏逆

       变器市场份额,国内重点光伏项目大功率产品几乎全部选用国内产

       品。

       从技术方面来看,国内企业在转换效率、结构工艺、智能化程度、

       稳定性等方面与国外先进水平仍有一定差距,目前我国在小功率逆变

       器技术上与国外处于同一水平,在大功率并网逆变器上,大功率并网

       逆变器仍需进一步提高和发展。

       4.1.5 国内外发展趋势

       太阳能逆变器未来的发展趋势将朝着转换效率高、性能稳定、并

       网型逆变器为主流的方向发展。

       (1)转换效率高

       随着太阳能逆变器技术的不断发展,转换效率持续上升,由过去

       90-92%上升到 98%以上,未来的目标是要达到 99%以上。因此,转换

       效率提高是太阳能逆变器未来发展趋势之一。

       (2)性能稳定

       性能稳定是系统运营商在选用逆变器中越来越重视的要素,太阳

       能逆变器产品的各项特性,包括可靠度、耐用度、安装的简易与便利、

       并网是否安全等都是系统运营商重点考虑的范围,因此,要求太阳能

       逆变器的性能稳定是必然趋势。

       (3)逆变器以并网型为主流

       从技术层面来讲,并网型逆变器朝着高频化、高效率、高功率密

       度、高可靠性和高度智能化是未来的发展方向。

并网逆变器的风力发电并网逆变器

       针对风力发电系统的特性，设计了与电网并联的PWM逆变器控制系统，该系统采用电流瞬时值反馈控制，直接以电网电压同步信号为逆变器输出电流跟踪指令，通过对网侧电流的闭环跟随控制，实现以单位功率因数向电网馈送电能。对系统的稳定性进行了分析，实验结果证明了该逆变器控制系统的可行性和正确性。

       随着环保意识的加强以及对于可再生能源的需求，风力发电技术日益受到重视。由于风能具有不稳定性和随机性，风力发电机发出的电能是电压、频率随机变化的交流电，必须采取有效的电力变换措施后才能够将风电送入电网。为了改进风力发电机发电系统的运行性能，近年来发展了基于交-直-交变流器的变速风力发电系统。

       在交-直-交变速风力发电系统中，逆变器的控制技术是关键，国内外纷纷展开这方面的研究工作。文献[2]～文献[5]对此都有专门的研究。本文综合以上几个文献中逆变器的优点，提出了一种新型的逆变器控制方案。该逆变器直接以电网电压同步信号为逆变器输出电流的跟踪信号，能够使输出电流快速跟踪电网电压。该控制系统结构简单，试验结果表明该控制系统能实现单位功率因数输出，且输出电流的谐波含量低。 《中国风能逆变器行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》

       报告利用前瞻资讯长期对风能逆变器行业市场跟踪搜集的市场数据，从行业的整体高度来架构分析体系。本报告主要分析了风能逆变器行业发展背景;风力发电行业发展现状及趋势;风能逆变器行业发展现状、趋势及前景；风能逆变器行业的企业经营状况;风能逆变器行业发展趋势及前景。　　 交-直-交变速风力发电系统，整流器和逆变器分别采用二极管整流器及基于全控型器件的PWM逆变器。为了解决在低风速时整流以后的电压幅值过低、频率变化太快、直流纹波较大、电压尖刺等问题，在整流器与逆变器之间加入了直流环节部分，该环节具有升压和稳压功能。逆变器将直流转换成适合并网条件的交流后再通过变压器或直接并入电网。

       这种交-直-交系统最显著的特点是在风力发电机和电网之间连接了缓冲电路，在并网时无电流冲击，逆变器不仅可以调节电压、频率，而且可以调节输出功率，是一种稳定的并网方式。 PWM逆变器的拓扑结构如图2a所示。逆变器输入与直流稳压的输出端相连，其输入端的电压为直流稳压后的电压值udc，输出端通过滤波电感上后并入电网，对于风力发电并网逆变器系统，输出相电压、相电流与电网电动势满足图2b所示矢量关系。

       对于无穷大公共电网，该并网逆变器作为电流源向电网输送电能。因此通过对逆变器输出电流的控制即可达到控制输出功率的目的。由图2b可知，为了不对公用电网产生谐波污染，必须使逆变器各相输出电流与电网电压反相，以实现逆变器的单位功率因数输出。为了实现这一目的，设计了如图3所示的逆变器控制系统。 图6a为蓄电池电压与a相电流波形图，图6b为a相电压与电流波形图。图6c为输出电流的频谱图。实验结果表明，在蓄电池电压稳定的条件下，逆变器输出电流是稳定的正弦波，且与电网电压相位相反，因而实现了单位功率因数传送电能。逆变器输出电流频率基本是50Hz。谐波含量达到了并网要求。

光伏并网逆变器的市场前景如何？

       目前光伏逆变器行业国际领军者是德国艾斯玛（SMA）公司，技术处在行业的顶点。国内比较有实力的并网逆变器企业有：合肥阳光电源、三 晶新能源、中达电通、山亿新能源、北京科诺伟业、艾索新能源等；而离网逆变器的技术发展相对较成熟，国内已拥有一批技术较领先的企业。

       1.要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。

       2.要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。

       3.要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V蓄电池，其端电压可在10V～16V之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。

       4.在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要求，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦波电流。

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       工作原理

       逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如12V、24V，就必须设计升压电路。

       中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种，推挽电路，将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功 光伏并网逆变器率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

       全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。

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       控制电路工作

       上述几种逆变器的主电路均需要有控制电路来实现，一般有方波和正弦波两种控制方式，方波输出的逆变电源电路简单，成本低，但效率低，谐波成份大。正弦波输出是逆变器的发展趋势，随着微电子技术的发展，有PWM功能的微处理器也已问世，因此正弦波输出的逆变技术已经成熟。

       1.方波输出的逆变器

       1.方波输出的逆变器目前多采用脉宽调制集成电路，如SG3525，TL494等。实践证明，采用SG3525集成电路，并采用功率场效应管作为开关功率元件，能实现性能价格比较高的逆变器，由于SG3525具有直接驱动功率场效应管的能力并具有内部基准源和运算放大器和欠压保护功能，因此其外围电路很简单。

       2.正弦波输出的逆变器

       2.正弦波输出的逆变器控制集成电路，正弦波输出的逆变器，其控制电路可采用微处理器控制，如INTEL公司生产的80C196MC、摩托罗拉公司生产的MP16以及MI－CROCHIP公司生产的PIC16C73等，这些单片机均具有多路PWM发生器，并可设定上、下桥臂之间的死区时间，采用INTEL公司80C196MC实现正弦波输出的电路，80C196MC完成正弦波信号的发生，并检测交流输出电压，实现稳压。

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       主电路功率器件的选择

       逆变器的主功率元件的选择至关重要，目前使用较多的功率元件有达 小功率的光伏并网逆变器设计图林顿功率晶体管（BJT），功率场效应管（MOS－FET），绝缘栅晶体管（IGBT）和可关断晶闸管（GTO）等，在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET，因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率，在高压大容量系统中一般均采用IGBT模块，这是因为MOSFET随着电压的升高其通态电阻也随之增大，而IGBT在中容量系统中占有较大的优势，而在特大容量（100kVA以上）系统中，一般均采用GTO作为功率元件。

        光伏逆变器 并网逆变器 太阳能逆变器SolarMax的光伏逆变器规格全，既有小功率的组串逆变器，又有大功率的集中式逆变器，随着中国光伏发电市场的迅速发展，SolarMax逆变器必然会被越来越多的中国客户使用。

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