光伏逆變器(PV inverter或solar inverter)可以將光伏(PV)太陽能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電(AC)的逆變器,可以反饋回商用輸電系統(tǒng),或是供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。光伏逆變器是光伏陣列系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)平衡(BOS)之一,可以配合一般交流供電的設(shè)備使用。太陽能逆變器有配合光伏陣列的特殊功能,例如最大功率點(diǎn)追蹤及孤島效應(yīng)保護(hù)的機(jī)能。
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(dǎo)通與關(guān)斷,來完成逆變的功能。
有關(guān)逆變器分類的方法很多,例如:根據(jù)逆變器輸出交流電壓的相數(shù),可分為單相逆變器和三相逆變器;根據(jù)逆變器使用的半導(dǎo)體器件類型不同,又可分為晶體管逆變器、晶閘管逆變器及可關(guān)斷晶閘管逆變器等。根據(jù)逆變器線路原理的不同,還可分為自激振蕩型逆變器、階梯波疊加型逆變器和脈寬調(diào)制型逆變器等。根據(jù)應(yīng)用在并網(wǎng)系統(tǒng)還是離網(wǎng)系統(tǒng)中又可以分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器。為了便于光電用戶選用逆變器,這里僅以逆變器適用場合的不同進(jìn)行分類。
集中逆變技術(shù)是若干個并行的光伏組串被連到同一臺集中逆變器的直流輸入端,一般功率大的使用三相的IGBT功率模塊,功率較小的使用場效應(yīng)晶體管,同時使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量,使它非常接近于正弦波電流,一般用于大型光伏發(fā)電站(》10kW)的系統(tǒng)中。最大特點(diǎn)是系統(tǒng)的功率高,成本低,但由于不同光伏組串的輸出電壓、電流往往不完全匹配(特別是光伏組串因多云、樹蔭、污漬等原因被部分遮擋時),采用集中逆變的方式會導(dǎo)致逆變過程的效率降低和電戶能的下降。同時整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不良的影響。最新的研究方向是運(yùn)用空間矢量的調(diào)制控制以及開發(fā)新的逆變器的拓?fù)溥B接,以獲得部分負(fù)載情況下的高效率。
組串逆變器是基于模塊化概念基礎(chǔ)上的,每個光伏組串(1-5kw)通過一個逆變器,在直流端具有最大功率峰值跟蹤,在交流端并聯(lián)并網(wǎng),已成為現(xiàn)在國際市場上最流行的逆變器。
許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點(diǎn)是不受組串間模塊差異和遮影的影響,同時減少了光伏組件最佳工作點(diǎn)與逆變器不匹配的情況,從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的這些優(yōu)勢不僅降低了系統(tǒng)成本,也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時,在組串間引人“主-從”的概念,使得系統(tǒng)在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下,將幾組光伏組串聯(lián)系在一起,讓其中一個或幾個工作,從而產(chǎn)出更多的電能。
最新的概念為幾個逆變器相互組成一個“團(tuán)隊”來代替“主-從”的概念,使得系統(tǒng)的可靠性又進(jìn)了一步。目前,無變壓器式組串逆變器已占了主導(dǎo)地位。
在傳統(tǒng)的PV系統(tǒng)中,每一路組串型逆變器的直流輸入端,會由10塊左右光伏電池板串聯(lián)接入。當(dāng)10塊串聯(lián)的電池板中,若有一塊不能良好工作,則這一串都會受到影響。若逆變器多路輸入使用同一個MPPT,那么各路輸入也都會受到影響,大幅降低發(fā)電效率。在實(shí)際應(yīng)用中,云彩,樹木,煙囪,動物,灰塵,冰雪等各種遮擋因素都會引起上述因素,情況非常普遍。
而在微型逆變器的PV系統(tǒng)中,每一塊電池板分別接入一臺微型逆變器,當(dāng)電池板中有一塊不能良好工作,則只有這一塊都會受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態(tài)運(yùn)行,使得系統(tǒng)總體效率更高,發(fā)電量更大。在實(shí)際應(yīng)用中,若組串型逆變器出現(xiàn)故障,則會引起幾千瓦的電池板不能發(fā)揮作用,而微型逆變器故障造成的影響相當(dāng)之小。
太陽能發(fā)電系統(tǒng)加裝功率優(yōu)化器(OptimizEr)可大幅提升轉(zhuǎn)換效率,并將逆變器(Inverter)功能化繁為簡降低成本。為實(shí)現(xiàn)智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng),裝置功率優(yōu)化器可確實(shí)讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能,并隨時監(jiān)控電池耗損狀態(tài)。功率優(yōu)化器是介于發(fā)電系統(tǒng)與逆變器之間的裝置,主要任務(wù)是替代逆變器原本的最佳功率點(diǎn)追蹤功能。功率優(yōu)化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應(yīng)一個功率優(yōu)化器等方式,以類比式進(jìn)行極為快速的最佳功率點(diǎn)追蹤掃描,進(jìn)而讓每一個太陽能電池皆可確實(shí)達(dá)到最佳功率點(diǎn)追蹤,除此之外,還能藉置入通訊晶片隨時隨地監(jiān)控電池狀態(tài),即時回報問題讓相關(guān)人員盡速維修。
光伏逆變器有哪些保護(hù)功能
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組件、并網(wǎng)逆變器、計量裝置及配電系統(tǒng)組成(如下圖。太陽能通過太陽能電池組件轉(zhuǎn)換為直流電力,再通過并網(wǎng)光伏逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率、相位同步的正弦波電流,并將此電力饋入電網(wǎng),光伏并網(wǎng)逆變器為太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。