光伏发电系统中逆变器原理及应用

光伏发电系统中高频隔离光伏逆变器的妙用

在光伏发电系统中，我们常常会遇到这些问题：一到下雨天，并网漏电流开关就跳闸，天气转晴时又自动正常，怎么查都找不到问题点。其实这个事情和组件逆变器等设备没有关系，主要原因是非隔离型光伏系统引起的。

太阳能发电系统中，光伏组件与地之间存在一个对地寄生电容，在潮湿环境或者雨天时，该寄生电容会变大。寄生电容与光伏发电输出电网系统形成共模回路，对地寄生电容能够与并网逆变器中的滤波元件和电网阻抗形成谐振通路，当共模电流的频率到达谐振回路的谐振频率点时，电路中会出现大的漏电流，该共模电流在增加了系统损耗的同时，还会影响逆变器的正常工作，并向电网注入大量谐波，带来安全问题；当系统检测漏电流过大时，逆变器就会停止工作。

非隔离型光伏并网逆变器对地漏电流原理图

在硅基薄膜组件光伏发电系统中，为了防止组件导电层TCO腐蚀，组件负极必须接地，为防止对地共模电压超过系统电压且抑制光伏方阵电池板的对地分布电容对逆变器控制电路的共模干扰，所以必须采用变压器隔离进行逆变并网。

出于以上考虑，越来越多的应用场合要求光伏并网逆变器实现电气隔离。隔离型光伏并网逆变器有效地提高了光伏侧的电气安全性，消除了光伏并网系统中的共模电流问题。根据变压器的工作频率，隔离型光伏并网逆变器可以分为工频隔离型和高频隔离型。

工频隔离型光伏并网逆变器是目前光伏发电系统中最为常用的结构。其拓扑

结构是在非隔离型并网逆变器的基础上，在电网侧加入工频变压器，其重量约占整个光伏并网逆变器总重量的50％左右，这成为了逆变器减小系统体积、提高功率密度的一大障碍，另外，工频变压器也给逆变器产生了较大的损耗，增加了发电系统的成本和运输、安装的难度。

在电压和电流一定的情况下，变压器的原副边绕组匝数和工作频率是反比关系，铁芯截面积和工作频率也是反比关系。变压器的工作频率越高，变压器原边和副边的绕组匝数就会相应地减少，其所需的面积也会减小，从而可以选择较小体积的铁芯。因此，提高变压器的工作频率成为了减小体积和重量的有效方法。高频隔离变压器具有质量轻，体积小等优点，高频隔离光伏并网逆变器，其电路结构如图所示。光伏阵列发出的直流电被输入侧的全桥逆变器翻转成为高频脉宽的交流脉冲电压，通过高频变压器进行隔离传输。高频脉冲电压到达变压器副边后，经二极管整流桥将负半周脉冲电压反向，整流成为直流电，再经中间直流侧的大电解电容进行滤波，形成稳定的中间侧直流电压。最后经过输出侧的后级全桥逆变器逆变成为交流电，并入电网。

光伏连接器在光伏发电系统中的应用

摘要：光伏连接器在光伏电站直流侧广泛使用。连接器制作安装是否规范对光伏电站的整体质量、正常运行、发电量具有重要影响。本文从介绍光伏连接器的基本原理出发，重点讲述其正确的安装工序、现场施工常见问题，最后通过举例说明连接器接触电阻对发电量的影响分析。

关键词：接触电阻 压接 连接器互插 公差 发电量

1、引言

光伏连接器是组件侧、电缆侧、汇流箱侧相互连接的核心部件，也是容易被忽略的关键小部件。光伏电站运行头两年中，有超过59%的失效问题出现，在失效问题中超过50%来源于连接问题。光伏电站建设过程中应规范连接器的做法，避免由于其制作不当为后期运行带来隐患。

2、连接器的介绍

连接器（俗称公母插头）连接铜导线部分为内芯。其内芯之间加入了形似表带的特殊金属弹片，替代原有不规则的接触面，大大增加了有效接触面积，形成典型的并联电路，具备载流能力高、功率损耗和接触电阻最小、抗冲击、抗腐蚀耐高温等特点，并且能够长期保持这样的性能。

光伏连接器的一般均在户外使用，所以对光伏连接器的技术指标要求较高。主要技术指标一般包括：

额定电压：1000VDC 或 1500VDC

额定电流：10A ~ 50A 之间，与匹配的电缆相关

接触电阻： < 5mΩ

环境温度范围：一般为-40℃~85℃

温度上限： 一般为 100℃

防护等级： 一般为 IP67

3、正确的安装工序

在工程现场，从组件串到汇流箱之间的连接需要工人手工安装。由于目前光伏系统安装工程队的专业素质普遍偏低，使用的安装工具也并不专业，更没有很好的安装质量检验手段，所以工程现场的连接器安装质量普遍不佳，成为光伏系统的质量薄弱点。

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光伏逆变器的散热研究与应用

作者：陈云峰 闵丽萍

来源：《科学与财富》2016年第34期

（常州佳讯光电产业发展有限公司 江苏常州 213022）

摘 要：本文以大功率逆变器为例子，根据各模块单元发热方式及发热量，寻找最适合其的散热方法，保护各模块单元内部元器件在最高允许温度下正常运行，从而能够保证整机设备正常运行。

关键词：逆变器； 模块单元； 散热

1 引言

随着逆变器单机功率的增大，IGBT逆变模块、电抗器等主要器件的热损耗也在不断增大，通风散热的重要性也凸显出来。在产品研发前期阶段，针对同一单品往往有多种风道设计方案，利用热分析技术在众多方案中选择最佳散热方案能有效的提高产品的热稳定性，保证整机设备正常运行。

目前，针对逆变器的散热分析多局限于IGBT模块及其散热器，整机散热分析多存在于小功率逆变器中。本文以大功率逆变器为例子，以内部各模块单元散热为重点，进行逆变器整机散热分析。

2 散热方式

以大功率逆变器为例子，通过分析各模块单元发热方式及发热量，寻找最适合其的冷却方式。目前大功率逆变器冷却方式有：

1、自然冷却：空气自然对流将热量带到周围空间，这种散热方式可以用在发热功率不大，重量温度等要求不高的场合，优点是：结构简单、无噪音、价格低廉。

2、强迫空气冷却：发热功耗大的器件，选用强迫风冷式很必要，尤其配合一些高效能散热器可以得到理想散热效果，强迫风冷换热效率高，一般是自然散热方式的数倍。

3、液体冷却：冷却液体与发热的电子元器件直接接触进行热交换。液体冷却是一种比较好的冷却方式，其缺点是：系统比较复杂、体积和重量较大、设备费用较高、维修也较困难。

逆变器属于发热功耗大器件，其主要的热量产自于电抗器，功率单元以及连接的铜排。单靠自然冷却已经不能完全解决其散热问题，这个时候就需要对它进行人为的强化散热措施。 龙源期刊网

光伏逆变器bat

光伏逆变器（Photovoltaic Inverter，简称PV逆变器）是将光伏发电系统产生的直流电能转换为交流电能的设备。它是光伏发电系统中重要的组成部分，起到将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电以供给家庭、工业和商业用途的作用。下面将从工作原理、类型、特点和应用等方面对光伏逆变器进行详细介绍。

一、工作原理：

光伏逆变器的工作原理可以简单概括为：将直流输入转换为交流输出。具体来说，光伏逆变器通过内部的DC/AC转换装置，将太阳能电池板产生的直流电转换为与公共电网相同频率和相位的交流电。

在工作过程中，光伏逆变器首先会对太阳能电池板输出的直流电进行整流处理，即将其转换为稳定的直流信号。经过滤波和调整后，直流信号会被送入一个高频开关装置（如IGBT），通过高频开关装置对直流信号进行调制，并生成交流信号。经过滤波和输出级驱动等处理，交流信号被输出到公共电网中。

二、类型：

1. 单相光伏逆变器：适用于小型家庭和商业用途，输出功率一般较小，通常在1kW到10kW之间。单相光伏逆变器的输入端只有一个正负极，输出端是两个交流相位。

2. 三相光伏逆变器：适用于大型商业和工业用途，输出功率较大，通常在10kW以上。三相光伏逆变器的输入端有三个正负极，输出端有三个交流相位。

3. 微型光伏逆变器：一般用于小型家庭和农村地区的太阳能发电系统。微型光伏逆变器体积较小，安装方便，但输出功率较低。

4. 集中式光伏逆变器：多个太阳能电池板串联连接到集中式光伏逆变器上，然后再将其转换为交流电输出。集中式光伏逆变器具有较高的效率和稳定性。

5. 分布式光伏逆变器：每个太阳能电池板都单独连接一个分布式光伏逆变器进行转换，然后将交流电输出到公共电网中。分布式光伏逆变器具有较高的灵活性和可靠性。

三、特点：

1. 高效率：光伏逆变器采用先进的转换技术，具有较高的能量转换效率。通常能够达到90%以上的转换效率，最高可达到98%。