两级式光伏并网逆变器

【光伏逆变器百科】光伏逆变器工作原理 光伏逆变器的作用

随着光伏市场的蓬勃发展，越来越多的光伏企业涌现出来。光伏逆变器在太阳能发电行业中扮演着至关重要的角色，确保了太阳能电力的有效转换与利用。选择合适的光伏逆变器是确保电站稳定运行的关键。首先需要了解逆变器的工作原理及其重要性。

逆变器通常分为独立型电源用和并网用两种类型。根据波形调制方式，又可以分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于并网系统，逆变器又可以分为有变压器型和无变压器型。

逆变器是一种电力调整装置，主要功能是将直流电力转换成交流电力。其基本结构包括升压回路和逆变桥式回路。升压回路负责将太阳电池的直流电压升压至逆变器输出所需的直流电压；而逆变桥式回路则将升压后的直流电压转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规律地让开关元件重复开-关（ON-OFF），将直流输入转化为交流输出。为了使逆变器输出的波形更加实用，通常采用高频脉宽调制（SPWM），通过调节脉冲宽度，使波形接近正弦波，并通过简单的滤波器最终形成正弦波。

逆变器具备多种功能，如最大功率跟踪功能，以确保输出电力最大化；防单独运行功能，确保电网安全；自动运行和停机功能，使逆变器能够根据太阳电池组件的输出自动启动和停止。此外，还需要根据光伏电站的具体情况选择合适的逆变器，包括功率、MPPT路数、输入路数等参数。逆变器的发电能力和保护功能也是选择时需要考虑的重要因素。常见的保护功能包括输入过压欠压保护、输入过流保护、短路保护、过热保护、防雷击保护等。散热解决方案也是决定逆变器性能的关键因素，目前主要有强制风冷、自然冷却和水冷三种方式。逆变器的超配能力也是选择时需要考虑的因素，一般为1.1倍左右。售后服务能力同样是重要考量，包括质保期限和售后服务响应速度。

光伏逆变器在太阳能发电行业中具有广泛的应用，特别是在微型逆变器领域，功率等级在200瓦～500瓦的微型逆变器能够方便地应用于幕墙、窗台、小型屋面等场景，成为近年来的一个细分市场热点。

在日常维护中，需要关注逆变器的绝缘阻抗、母线电压、漏电流故障、直流过压保护等问题。对于逆变器开机无响应的情况，确保直流输入线路没有接反是关键。电网故障也可能是逆变器故障的原因之一，需要检查并网线路和缺相电路。通过科学合理的选择和维护，可以确保光伏逆变器的高效稳定运行。

光伏离网逆变器逆变器的分类

光伏离网逆变器的种类繁多，根据不同的分类标准，我们可以将其归纳为以下几个方面：

首先，按输出性质分，有：

单相逆变器：适用于小型光伏系统，输出电压为单相交流。

三相逆变器：适用于工业级应用，能提供稳定的三相电源。

多相逆变器：适用于需要多相输出的复杂系统。

其次，根据输出交流频率，有：

工频逆变器：频率接近50或60赫兹，适用于电网接入。

中频逆变器：频率介于两者之间，用于特定设备驱动。

高频逆变器：频率较高，可以减小设备尺寸，提高效率。

再者，按波形来分，有：

方波逆变器：输出波形较为粗糙，但成本较低。

阶梯波逆变器：输出波形平滑，但效率稍逊。

正弦逆变器：输出接近电网标准，效率最高，但成本也相对较高。

从线路原理上来看，有：

自激振荡型逆变器：利用自激振荡产生交流。

阶梯波叠加型逆变器：通过阶梯波叠加实现交流输出。

脉宽调制型逆变器：通过改变脉冲宽度控制输出电压。

谐振型逆变器：利用谐振特性提高效率。

最后，按主电路结构区分，有：

单端式逆变器：结构简单，成本较低。

半桥式逆变器：适用于需要中等功率输出的场合。

全桥式逆变器：输出电压稳定，常用于大功率应用。

推挽桥式逆变器：功率转换效率高，广泛用于电机驱动。

总的来说，逆变器的选择取决于其功率需求、输出特性、应用环境等因素。

扩展资料

  交流光伏发电系统中，逆变器是不可或缺的一个部分，目前由于种种技术或是政策原因，把所有独立光伏交流发电系统并网到国家统一电网中还需要一段不短的时间。由此市场把光伏逆变器区分出光伏离网型逆变器和光伏并网型逆变器两类。

逆变器分类有哪几种

1. 按照电源性质分类：

- 有源逆变器：这种逆变器在交流侧与电网连接，不直接接入负载，其作用是使电流电路中的电流得以流动。

- 无源逆变器：这种逆变器在交流侧不与电网连接，而是直接将直流电逆变为交流电以供负载使用。

2. 按并网类型分类：

- 离网型逆变器：这种逆变器不与电网并网，通常用于独立电源系统。

- 并网型逆变器：这种逆变器将逆变后的交流电送入电网，常用于光伏发电系统。

3. 按拓扑结构分类：

- 两电平逆变器：这种逆变器的输出电压只有两种电平状态。

- 三电平逆变器：这种逆变器的输出电压有三种电平状态，比两电平逆变器更加高效。

- 多电平逆变器：这种逆变器的输出电压具有更多电平状态，可提供更高质量的输出波形。

4. 按功率等级分类：

- 大功率逆变器：适用于大型电源系统和工业应用。

- 中功率逆变器：适用于商业和小型工业应用。

- 小功率逆变器：通常用于便携式设备或家用电器。

扩展资料：

在选择UPS电源逆变器时，应关注以下几个要点：

1. 额定输出电压：应明确逆变器能够输出的额定电压值，以及在输入直流电压波动范围内电压的稳定准确度。

2. 输出电压的不平衡度：应确保逆变器输出的三相电压不平衡度不超过规定值，例如5%或8%。

3. 输出电压的波形失真度：应规定允许的最大波形失真度或谐波含量，通常总波形失真度不应超过5%。

4. 额定输出频率：逆变器输出的交流电压频率应稳定，通常为50Hz，偏差不应超过±1%。

5. 负载功率因数：逆变器带感性或容性负载的能力，通常要求负载功率因数为0.7至0.9。

光伏系统逆变器的逆变原理

目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载

供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如12V、24V、48V等），很难实

现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用成熟的市场模式，今后交流光伏，发电系统必将成为光伏发电的主流。

光伏发电系统对逆变电源的要求

采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变器四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变器是关键部件。光伏发电系统对逆变器要求较高：

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。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。推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器，由于升压变压器体积大，效率低，价格也较贵，随着电力电子技术和微电子技术的发展，采用高频升压变换技术实现逆变，可实现高功率密度逆变，这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构，但工作频率均在20KHz以上，升压变压器采用高频磁芯材料，因而体积小、重量轻，高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电，又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在300V以上）再通过工频逆变电路实现逆变。采用该电路结构，使逆变器功率大大提高，逆变器的空载损耗也相应降低，效率得到提高，该电路的缺点是电路复杂，可靠性比上述两种电路低。逆变电路的控制电路

上述几种逆变器的主电路均需要有控制电路来实现，一般有方波和正弱波两种控制方式，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、上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。

逆变器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林顿功率晶体管（BJT），功率场效应管（MOSFET），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。

光伏发电站逆变器输出电压等级

大型光伏电站一般采用多级升压模式（一般为两级），集中式逆变器交流输出电压一般为315V左右，组串式逆变器交流输出一般为380/400V左右，这么低的电压不可能直接并网发电。原因一：对于大型太阳能项目有很多逆变器，低压直接并网导致并网点特别多，不利于电能计量和电网的稳定；

原因二：对于MW级的太阳能项目，如果采用低压并网，电流特别大，不利于原则轻型的开关设备。

但是大型的并网太阳能项目并网电压一般选择110kV或者220kV，考虑到设备的制造水平和制造成本，不会采用一次直接升压。所以，就有了中压集电线路。一般来讲，中压集电线路的电压等级可以任意确定，但是要和国内现有配电系统的电压等级相匹配，比如10kV,24kV,35kV，这是为了方便设备选型和降低设备本身的生产成本，一般常用的是10kV和35kV。

具体采用10kV，还是35kV需要综合比较，总的来讲，集电电路选用35kV时，整个系统的电流会降低，导线截面会变小，而10kV和35kV系统绝缘的成本差不多，如果采用非环形集电线路，35kV系统一路可以汇集20~25MW，10kV系统只能汇集7~9MW，10kV集电线路系统电缆的长度会远远大于35kV集电线路系统。

所以，计及电缆敷设成本、电缆及电缆头的采购成本、中压开关柜的采购成本、无功补偿装置采购成本、运输和储存等因素，大型光伏发电系统的中压电压等级一般选用35kV，而不是10kV。10MWp以下的太阳能项目也有选用的10kV并网的，所以需要综合考虑各方面因素。

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