光伏逆变器

1．光伏逆变器的分类及功能

逆变器的工作原理与整流器恰好相反，其功能是将直流电转换为交流电，为“逆向”的整流过程，因此称为“逆变”，输入为直流电，输出为交流电。由于交流电压中除含有较大的基波成分外，还可能含有一定频率和幅值的谐波，逆变器除了能将直流电变换为交流电外，还具有自动稳压的功能，控制基波的频率和幅值。因此，当光伏系统应用于交流负载或并网输电时，逆变器还可以改善光伏发电系统的供电质量。

逆变器应用广泛，种类很多，根据输出波形的不同，逆变器分为正弦波逆变器、方形波逆变器和阶梯波逆变器。输出的波形是逆变器的品质与成本的指标。一般情况下，多数光伏系统都装设正弦波逆变器，使用时常附有脉宽调制的控制单元(PWM)。

(1)正弦波逆变器

正弦波逆变器的优点是，输出波形基本为正弦波，在负载中只有很少的谐波损耗，对通信设备干扰小，整机效率高；缺点是设备复杂、价格高。随着脉宽调制技术的普及，PWM型正弦波逆变器逐渐成为逆变器的主流产品。

(2)方形波逆变器

在某些场合，也会用到方形波逆变器。该装置电路简单、实现较为容易、价格较低、切换效率良好；缺点是方形波电压中含有大量的高次谐波成分，在负载中会产生附加的损耗，并对通信等设备产生较大的干扰，需要额外加滤波器。此类逆变器多见于早期，设计功率不超过几百瓦。当连接至方形波逆变器时,某些电器可能会发生过热和损坏，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。

(3)阶梯波逆变器

这种波形是多阶的，接近正弦波，比方形波有明显的改善，高次谐波含量减少。当阶梯波的阶梯达到16个以上时，输出的波形为准正弦波，整机效率较高(85％~95％之间)，非常接近正弦波，适用于各种负载。阶梯波逆变器成本较高，待机模式下会消耗微量电力(约为工作时的10％)，工作时往往需要多组直流电源供电，需要的功率开关管也较多，给光伏阵列分组和蓄电池分组带来不便。

逆变器的输出可以做成任意多相，但在实际应用中大多只采用单相或三相。逆变器保护功能应包括输出短路保护、输出过电流保护、输出过电压保护、输出欠电压保护等。

2．光伏发电系统对逆变器的技术要求

光伏发电系统对逆变器的基本技术要求如下：

1)能输出一个电压稳定的交流电。无论是输入电压出现波动，还是负载发生变化，它都要达到一定的电压稳定精度，静态时一般为2％。

2)能输出一个频率稳定的交流电。要求该交流电能达到一定的频率稳定精度，静态时一般为0.5％。

3)输出的电压及其频率，在一定范围内可以调节。一般输出电压可调范围为土5％，输出频率可调范围为土2Hz。

4)具有一定的过载能力，一般应能过载125％~150％。当过载150％时，应能持续30s；当过载125％时，应能持续1min及以上。

5)输出电压波形含谐波成分应尽量小。一般输出波形的失真率应控制在7％以内，以利于缩小滤波器的体积。

6)具有短路、过载、过热、过电压、欠电压等保护功能和报警功能。

7)启动平稳，启动电流小，运行稳定可靠。

8)换流损失小，逆变效率高，一般应在85％以上。

9)具有快速的动态响应。