光伏逆变器简介(最全)
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光伏逆变器发展史概述及解释说明1. 引言1.1 概述光伏逆变器是将太阳能电池板产生的直流(DC)电能转换为交流(AC)电能的关键设备。
它在太阳能发电系统中扮演着重要角色,起到将直流电能转化为适合送入电网或供给家庭、企业使用的交流电能的作用。
随着太阳能行业的快速发展和技术进步,光伏逆变器也经历了长足的发展和改进。
1.2 文章结构本文通过对光伏逆变器的发展历史进行概述和解释说明其基本原理,全面分析了光伏逆变器所经历的初期发展阶段、技术突破与进步以及应用领域扩大与影响力增强等方面。
同时,本文还从现有技术应用和市场情况分析、未来发展方向及挑战分析以及预测行业未来趋势和发展空间等角度对光伏逆变器的现状和未来进行了详细探讨。
最后,在结论部分对光伏逆变器发展历史进行总结回顾,并评价相关技术以及提出针对读者的启发和建议。
1.3 目的本文的目的是通过对光伏逆变器的发展历程进行概述,解释其基本原理,分析目前行业现状和未来趋势,以期为读者提供一种全面了解光伏逆变器发展史以及行业前景的视角。
同时,本文还将通过对相关技术的评价和未来发展方向的探讨,为读者提供启发和建议,有助于他们更好地理解光伏逆变器以及太阳能行业,并在实践中进行合理应用。
2. 光伏逆变器发展史2.1 初期发展阶段光伏逆变器作为将直流电转换为交流电的装置,在其初期的发展阶段面临着一系列的挑战和限制。
最早的光伏逆变器采用简单的硬开关结构,效率较低,体积庞大且重量沉重。
这些逆变器主要应用于小规模独立光伏系统,如太阳能灯、计算器等。
2.2 技术突破与进步随着科技的进步和对可再生能源需求的增长,光伏逆变器经历了一系列技术突破和进步。
首先是功率晶体管和IGBT(绝缘栅双极晶体管)等新型元件的应用,使得逆变器具备了更高效率和更小尺寸的特点。
此外,控制策略以及PWM(脉宽调制)技术的引入也大大提升了逆变器性能。
2.3 应用领域扩大与影响力增强随着光伏电站规模不断扩大以及分布式发电的快速发展,光伏逆变器不仅在独立光伏系统中得到广泛应用,还被大规模光伏电站采用。
光伏发电逆变器工作原理及控制光伏发电逆变器是一种将光伏电池组发出的直流电转换为交流电的装置。
它的工作原理主要包括电流控制、电压控制和PWM调制。
在光伏电池组输出的直流电经过逆变器之前,通常需要经过一个DC-DC转换器来提高电压,以提高逆变器的效率。
然后,直流电进入逆变器的输入端,经过电流控制器和电压控制器的处理后,输出的是一种频率和电压可调的交流电。
电流控制器主要是通过对直流电的电流大小进行控制,以确保输出电流的稳定性。
在逆变器的电路中,电流控制器通常是由一个电流检测电路和一个PID控制器组成。
电流检测电路用来实时检测电流的大小,而PID控制器则根据检测到的电流大小来调整输出电压,以保持输出电流的稳定。
电压控制器主要是通过对输出电压的大小进行控制,以确保输出电压的稳定性。
在逆变器的电路中,电压控制器通常是由一个电压检测电路和一个PID控制器组成。
电压检测电路用来实时检测输出电压的大小,而PID控制器则根据检测到的电压大小来调整PWM调制信号的占空比,以保持输出电压的稳定。
PWM调制是指通过调整脉冲宽度来控制输出电压的大小的一种技术。
在逆变器的电路中,PWM调制器通常是由一个比较器和一个三角波发生器组成。
比较器将电压控制器输出的控制信号与三角波发生器产生的三角波进行比较,根据比较结果生成PWM信号。
PWM信号经过滤波电路后,输出给逆变器的开关电路,控制开关电路的开关状态,以实现输出电压的调节。
总结起来,光伏发电逆变器的工作原理主要包括电流控制、电压控制和PWM调制。
通过对直流电的电流大小和输出电压的稳定性进行控制和调节,使得光伏发电逆变器能够提供稳定的交流电输出。
阳光电源逆变器参数摘要:一、阳光电源逆变器简介二、阳光电源逆变器的主要功能和应用三、阳光电源逆变器的技术创新四、阳光电源逆变器在市场中的竞争优势五、阳光电源逆变器的未来发展前景正文:阳光电源逆变器作为光伏发电系统中的关键设备,将直流电转换为交流电以供电网使用。
近年来,随着光伏产业的快速发展,阳光电源逆变器在技术、功能和应用范围等方面取得了显著进步。
一、阳光电源逆变器简介阳光电源逆变器是由逆变桥、控制单元和滤波电路组成的设备,其作用是将直流电能转换为交流电能。
广泛应用于太阳能、风能等新能源领域,以及空调、电动工具、电脑等日常电器设备中。
二、阳光电源逆变器的主要功能和应用阳光电源逆变器在光伏发电系统中具有以下关键功能:1.最大功率点追踪(MPPT):通过调整光伏阵列的电压和电流,使光伏发电系统始终运行在最大功率点,提高发电效率。
2.孤岛效应保护:在电网故障或断电时,阳光电源逆变器能够及时检测并切断输出,确保人员和设备安全。
3.适应电网波动:阳光电源逆变器能够实时监测电网电压、频率等参数,并作出相应调整,保证输出电能的稳定性和质量。
4.系统平衡(BOS):阳光电源逆变器可配合光伏阵列、储能设备等其他组件,实现系统的优化配置和运行管理。
三、阳光电源逆变器的技术创新阳光电源逆变器在技术上不断突破和创新,如申请了名为“逆变器控制策略的调节方法和装置”的专利,实现在启机并网阶段调节控制参数直至结束。
这一创新有助于提高光伏发电系统的运行效率和稳定性。
四、阳光电源逆变器在市场中的竞争优势相较于其他品牌,阳光电源逆变器在以下方面具有竞争优势:1.产品质量:阳光电源逆变器在设计和生产过程中严格把控质量,确保产品的高可靠性和稳定性。
2.技术创新:阳光电源逆变器不断研发新技术,推动产品升级,满足市场需求。
3.售后服务:阳光电源提供完善的售后服务,包括安装、维修、运维等方面的支持,确保用户利益。
4.市场占有率:阳光电源逆变器在全球市场中具有较高的占有率,产品广泛应用于各类光伏发电项目。
光伏发电系统逆变器结构特点提出问题:1.光伏发电系统并网时的主要部件是什么?2.光伏逆变器如何分类?其电路如何构成?3.IGBT是什么,有什么特点,主要参数?4.电力MOSFET是什么,主要参数和特性?5.逆变器的常用电路有哪些,各自的接线和特点是什么?6.常用逆变器的形式有哪些,各自特点是什么,主要生产厂家?1・光伏发电系统并网时的主要部件是什么?光伏发电系统并网时的主要部件是逆变器。
无论是太阳能电池、风力发电还是新能源汽车,其系统应用都需要把直流电转换为交流电,承担这一任务的部件为逆变器。
逆变器乂称电源调整器、功率调节器,是光伏系统必不可少的一部分。
通常,物理上把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变,把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。
逆变器的名称由此而來。
光伏逆变器最主要的功能是把太阳能电池板所发的直流电转化成家电使用的交流电。
逆变器是光伏系统的心脏,太阳能电池板所发的电全部都要通过逆变器的处理才能对外输出,逆变器对于整套系统的运行起着重要的作用,逆变器的核心器件是IGBT(绝缘栅双极型晶体管),也是价格最高的部件之一。
2.光伏逆变器如何分类?其电路如何构成?光伏逆变器的分类如下图:逆变器的分类输出波形运行方式输出交流电相数功率流动方向方波逆变器阶梯波逆变器正弦波逆变器离网逆变器并网逆变器单相逆变器三相逆变器单向逆变器双向逆变器功率较小(<4kW)的光伏发电系统一般采用正弦波逆变器。
逆变器的显示功能主要包括:直流输入电斥•和电流的测量值,交流输出电床和电流的测最值,逆变器的工作状态(运行、故障、停机等)。
光伏逆变器的电路构成如下图所示:控制电路:逆变器的控制电路主要是为主逆变电路提供一系列的控制脉冲來控制逆变开关器件的导通与关断,配合主逆变电路完成逆变功能。
辅助电路:辅助电路主要是将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。
辅助电路还包含多并网逆变器Sd Conriectca Conveners®.AC ElecincrtyQ电网s><raQ种检测、显示电路。
光伏并网逆变器参数、特性、分类和发展趋势光伏并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装置, 将光伏电池的电能转换成交流电能并传输到电网上, 在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用,并且光伏并网逆变器正朝着高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。
光伏并网逆变器参数1 、输出容量 : 单相 0.5-100KVA , 三相 2-200KVA2 、输出电压 :AC220 ± 3%,380 ± 3%3 、输出频率:50Hz ± 0.054 、波形失真率 :<5%5 、功率因数 :0.86 、过载能力:过载 150% , 10S光伏并网逆变器特性1、最高效率 98.6%,欧洲效率 97.5, MPPT 效率达 99.9%2、模块化设计,便于安装维护3、根据输入情况自动选择输出功率 (100%, 80%, 60%, 40%, 20%, 0%4、滤除自身谐波功能5、低电压穿越功能6、过 /欠压、过 /欠频及过流保护7、主动、被动结合防孤岛8、无功功率可调,功率因数范围超前 0.95至滞后 0.959、适应严酷的电网环境,工作频率 50/60±4.5Hz光伏并网逆变器分类1、按照隔离方式分类包括包括隔离式和非隔离式两类, 其中隔离式并网逆变器又分为工频变压器隔离方式和高频变压器隔离方式, 光伏并网逆变器发展之初多采用工频变压器隔离的方式,但由于其体积、重量、成本方面的明显缺陷, 近年来高频变压器隔离方式的并网逆变器发展较快, 非隔离式并网逆变器以其高效率、控制简单等优势也逐渐获得认可, 目前已经在欧洲开始推广应用, 但需要解决可靠性、共模电流等关键问题。
2、按照输出相数分类可以分为单相和三相并网逆变器两类, 中小功率场合一般多采用单相方式, 大功率场合多采用三相并网逆变器。
按照功率等级进行分类, 可分为功率小于 1kVA 的小功率并网逆变器, 功率等级 1kVA~50kVA的中等功率并网逆变器和 50kVA 以上的大功率并网逆变器。
光伏逆变器的原理
光伏逆变器是一种电力电子设备,主要用于将光伏阵列收集到的直流电能转换为交流电能供电使用。
它是太阳能发电系统中至关重要的部分,其核心功能是将太阳能电池板输出的直流电能转换为交流电能,以满足家庭、工业或商业用电需求。
光伏逆变器的工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 直流输入:光伏逆变器首先接收直流电能,这些电能来自于太阳能电池板的输出。
太阳能电池板将太阳辐射转化为直流电能,并通过电缆传输到逆变器中。
2. 最大功率点追踪(MPPT):光伏逆变器会使用最大功率点追踪技术,以获得太阳能电池板的最佳工作点。
这可以确保光伏系统能够在各种太阳辐射条件下获得最大的能量转换效率。
3. 直流-交流转换:逆变器内部通过使用功率电子器件(如MOSFET、IGBT等)将直流电能转换为交流电能。
这需要逆变器将直流电流转换为交流电流,输出正弦波形的交流电能。
4. 滤波和变压:逆变器输出的交流电能需要滤波和变压处理,以确保输出电能的纹波度和频率符合电网要求。
5. 并网连接:光伏逆变器的最终目标是将转换后的交流电能与电网连接,以实现电能供应。
逆变器需要与电网同步并且提供所需的相位和频率。
总的来说,光伏逆变器通过将直流电能转换为交流电能,并将其与电网连接,实现了太阳能电池板产生的电能的有效利用。
它在太阳能发电系统中起到了至关重要的作用,为人们提供了清洁、可再生的电力资源。
光伏常用逆变器规格
光伏逆变器是将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电的关键设备。
逆变器的规格通常包括以下几个方面:
1. 输入电压范围,逆变器能够接受的直流电输入电压范围。
这个范围通常取决于光伏组件的配置和光照条件。
2. 输出功率,逆变器能够输出的交流电功率。
这个规格通常以千瓦(kW)为单位,不同型号的逆变器输出功率不同。
3. 防护等级,逆变器通常需要具备一定的防护等级,以保证在户外环境中能够正常运行。
常见的防护等级包括IP65等级,能够有效防止灰尘和水的侵入。
4. 效率,逆变器的转换效率是一个重要的规格,它表示了从直流到交流的能量转换效率。
高效的逆变器能够最大限度地提高光伏发电系统的发电效率。
5. 尺寸和重量,逆变器的尺寸和重量也是常用的规格之一,特别是在安装和布置光伏发电系统时需要考虑。
6. 通信接口,一些先进的逆变器配备有通信接口,可以与监控
系统进行数据通信,实现远程监控和故障诊断。
总的来说,光伏逆变器的规格涵盖了输入电压范围、输出功率、防护等级、效率、尺寸和重量、通信接口等方面,这些规格需要根
据具体的光伏发电系统设计和实际需求进行选择。
【科普】史上最全的光伏并网逆变器保护功能解析史上最全的光伏并网逆变器保护功能解析(1)中介绍了逆变器具备的基本保护功能,下文中为大家主要介绍逆变器具备的几个增值保护功能:(1)输入过压保护当直流侧输入电压高于逆变器允许的直流方阵接入电压最大值时,逆变器不得启动或在0.1s内停机(当正在运行时),同时发出警示信号。
直流侧电压恢复到逆变器允许的工作范围后,逆变器应能正常启动运行。
(2)输入反接保护逆变器的正极输入端与负极输入端反接时,逆变器应能自动保护。
待极性正接后,设备应能正常工作。
(3)输入过流保护当光伏组件串并联连接好后,每个组串接入光伏逆变器直流侧,在进行MPPT扰动后,其输入电流高于逆变器设定的允许的直流最大输入电流时,逆变器(当正在运行时)停止MPPT扰动并发出警示信号。
直流侧电流恢复到逆变器允许的工作范围后,逆变器应能正常启动运行。
(4)输出过电流保护并网逆变器的交流输出侧应设置过流保护。
当检测到电网侧发生短路时,并网逆变器应在0.1s内停止向电网供电,同时发出警示信号。
故障排除后,并网逆变器应能正常工作。
(5)输出短路保护当逆变器输出短路时,应具有短路保护措施。
逆变器短路保护动作时间应不超过0.5s,短路故障排除后,设备应能正常工作。
(6)交直流浪涌保护逆变器应具有防雷保护功能,其防雷器件的技术指标应能保证吸收预期的冲击能量。
(7)防孤岛效应保护并网逆变器应具有可靠而完备的防孤岛保护功能。
并网逆变器通常有被动式或者主动式两种检测方法。
被动式孤岛效应防护:实时检测电网电压的幅值、频率和相位,当电网失电时,会在电网电压的幅值、频率和相位参数上,产生跳变信号,通过检测跳变信号来判断电网是否失电;主动式孤岛效应防护:通过逆变器定时产生小干扰信号, 以观察电网是否受到影响作为判断依据, 如脉冲电流注入法、输出功率变化检测法、主动频率偏移法和滑模频率偏移法等,当电网有电时,该扰动对电网电压的频率没有任何影响,当电网失电时,该扰动将会引起电网电压频率发生较大变化,从而判断电网是否失电。
光伏发电系统用逆变器基本知识逆变器的概念通常,把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流,把完成整流功能的电路称为整流电路,把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。
与之相对应,把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变,把完成逆变功能的电路称为逆变电路,把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。
现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一门科学技术。
它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制PWM技术等学科基础之上的一门实用技术。
它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电路和逆变控制技术3大部分。
逆变器的分类逆变器的种类很多,可按照不同的方法进行分类。
1.按逆变器输出交流电能的频率分,可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。
工频逆变器的频率为50~60HZ的逆变器;中频逆变器的频率一般为400HZ到十几KHZ;高频逆变器的频率一般为十几KHZ到MHZ。
2.按逆变器输出的相数分,可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。
3.按照逆变器输出电能的去向分,可分为有源逆变器和无源逆变器。
凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器,称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。
4.按逆变器主电路的形式分,可分为单端式逆变器,推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。
5.按逆变器主开关器件的类型分,可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器等。
又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。
前者,不具备自关断能力,元器件在导通后即失去控制作用,故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类;后者,则具有自关断能力,即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制,故称之为“全控型”,电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。
6.按直流电源分,可分为电压源型逆变器(VSI)和电流源型逆变器(CSI)。
目前常见逆变器介绍一、集中式逆变器在大于400kW的光伏发电站系统中,很多并行的光伏组串被连接到同一台集中逆变器的直流输入侧。
该类型的逆变器在很多情况下,使用与大型电机或UPS中使用的相似三相IGBT功率模块。
这类逆变器最大特点就是效率高,成本低。
目前,世界上规模产业化、市场化的集中逆变器的额定功率最大为1MWp。
由于部分太阳电池组件容易收到阳光遮挡影响造成各光伏组件最佳工作点与逆变器的不正确匹配,将影响逆变器的效率和整个系统的发电量。
图1-1 集中式逆变器图片二、组串式逆变器太阳电池组件被连接成几个相互平行的串,每个串都连接单独的一台逆变器,即成为“组串逆变器”。
这样,各光伏组串在直流侧无并接关系,而是在交流侧与电网并接。
每个组串并网逆变器具有独立的最大功率跟踪单元,从而减小了太阳电池组串的最佳工作点与逆变器不匹配的现象和阳光阴影带来的损失,增加了发电量。
自20世纪90年代中期以来,组串逆变器已经成为小型光伏系统的主流技术,可应用与几千瓦的光伏系统中。
多组串连接的这种技术可有效适用于连接特性、类型均不同的太阳电池组件。
由此,可使光伏发电电站具有模块化性能,增加了系统设计适应性和扩展性,逆变器成本也有所提升图1-2 组串式逆变器图片三、集散式逆变器集散式逆变器是近两年来新提出的一种逆变器形式,其主要特点是“集中逆变”和“分散MPPT跟踪”。
集散式逆变器是聚集了集中式逆变器和组串式逆变器两种逆变器优点的产物,达到了“集中式逆变器的低成本,组串式逆变器的高发电量。
其主要特点为:1、与集中式对比,“分散MPPT跟踪”减小了失配的几率,提升了发电量; 2、与集中式及组串式对比,集散式逆变器具有升压功能,降低了线损;3、与组串式对比,“集中逆变”在建设成本方面更具优势。
图1-3 集散式逆变器图片四、微型逆变器每个太阳电池组件连接一台逆变器,使用微型逆变器的光伏逆变器的光伏发电系统的特点是每个太阳电池组件都有一个独立最大功率跟踪系统,增加了逆变器对太阳电池组件的匹配性。
光伏逆变器工作原理通俗易懂光伏逆变器是光伏发电系统中的重要组成部分,它的主要作用是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电,以供给家庭或工业用电。
虽然逆变器的工作原理相对复杂,但我们可以用通俗易懂的方式来解释。
我们需要了解太阳能电池板的工作原理。
太阳能电池板是由多个光电池组成的,光电池是一种能够将太阳光转化为电能的半导体器件。
当阳光照射到光电池上时,光能被吸收并激发出电子。
这些电子在电场的作用下形成电流,从而产生直流电。
然而,直流电并不能直接供给家庭或工业用电,因为我们通常使用的电器设备都是以交流电为能源。
这就需要逆变器的作用了。
光伏逆变器的主要功能是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电。
它通过一系列的电子元件和控制电路来实现这一转换过程。
首先,逆变器会将直流电输入到一个整流器中,将电流的方向进行调整,以保证电流的流向是一致的。
接下来,逆变器会将直流电输入到一个变压器中。
变压器的作用是将直流电的电压进行升高或降低,以适应交流电的要求。
变压器中的线圈会产生电磁感应,从而改变电流的电压。
这样,直流电就被转换为交流电了。
在逆变器中,还有一个重要的元件是晶闸管。
晶闸管可以控制电流的流动方向和大小,以实现电能的调节。
晶闸管可以根据需要开启或关闭,以控制电流的流向和大小。
通过调节晶闸管的开关状态,逆变器可以实现对电流的精确控制。
除了晶闸管,逆变器还包括其他的电子元件,如电容器和电感器。
这些元件可以帮助调整电流的波形和频率,以使其更接近于标准的交流电。
通过这样的一系列转换和调节,光伏逆变器可以将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电,并将其供给家庭或工业用电。
逆变器的工作原理虽然相对复杂,但它的作用是至关重要的,它使得太阳能发电系统能够为我们提供可靠的电力。
总结一下,光伏逆变器是太阳能发电系统中的关键组成部分,它的主要作用是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电。
逆变器通过一系列的电子元件和控制电路来实现这一转换过程,包括整流器、变压器、晶闸管等。
光伏逆变器的概述:一:逆变器的概述:通常,把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流,把完成整流功能的电路称为整流电路,把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。
与之相对应,把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变,把完成逆变功能的电路称为逆变电路,把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。
光伏逆变器产品发展历程:SMA是全球最早生产光伏逆变器的生产企业,占全球市场33%左右的市场份额,为全球光伏逆变器领军企业,其产品发展历程具有一定的代表性。
SMA公司光伏逆变器产品发展情况国内外技术对比分析:目前我国在小功率逆变器上与国际处于同一水平,在大功率并网逆变器上,合肥阳光电源大功率逆变器2005年已经批量向国内、国际供货。
该公司250KW、500KW等大功率产品都取得了国际、国内认证,部分技术指标已经超过国外产品水平,并在国内西部荒漠、世博会、奥运场馆等重点项目上运行,效果良好。
光伏逆变器供应企业国内逆变器的主要生产企业光伏逆变器的分类:光伏逆变器按宏观可分为:1.普通型逆变器2.逆变/控制一体机3.邮电通信专用逆变器4.航天、军队专用逆变器1.按逆变器输出交流电能的频率分:(1)工频逆变器工频逆变器的频率为50~60Hz的逆变器(2)中频逆器中频逆变器的频率一般为400Hz到十几kHz(3)高频逆变器高频逆变器的频率一般为十几KHz到MHz。
•按逆变器输出的相数分可分为:(1)单相逆变器(2)三相逆变器(3)多相逆变器•按照逆变器输出电能的去向分可分为:(1)有源逆变器(2)无源逆变器•按逆变器主电路的形式分可分为:(1)单端式逆变器(2)推挽式逆变器(3)半桥式逆变器(4)全桥式逆变器•按逆变器主开关器件的类型分可分为:(1)晶闸管逆变器(2)晶体管逆变器(3)场效应逆变器(4)绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器•按直流电源分可分为:(1)电压源型逆变器(VSI)(2)电流源型逆变器(CSI)•按逆变器控制方式分可分为:(1)调频式(PFM)逆变器(2)调脉宽式(PWM)逆变器•按逆变器开关电路工作方式分可分为:(1)谐振式逆变器(2)定频硬开关式逆变器(3)定频软开关式逆变器l按逆变器输出电压或电流的波形分可分为:(1)方波逆变器方波逆变器输出的电压波形为方波,此类逆变器所使用的逆变电路也不完全相同,但共同的特点是线路比较简单,使用的功率开关数量很少。
设计功率一般在百瓦至千瓦之间。
方波逆变器的优点是:线路简单,维修方便,价格便宜。
缺点是方波电压中含有大量的高次谐波,在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗,对收音机和某些通讯设备有干扰。
此外,这类逆变器还有调压范围不够宽,保护功能不够完善,噪声比较大等缺点。
(2)阶梯波逆变器此类逆变器输出的电压波形为阶梯波。
逆变器实现阶梯波输出也有多种不同的线路。
输出波形的阶梯数目差别很大。
阶梯波逆变器的优点是:输出波形比方波有明显改善,高次谐波含量减少,当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波,当采用无变压器输出时整机效率很高。
缺点是阶梯波叠加线路使用的功率开关较多,其中还有些线路形式还要求有多组直流电源输入。
这给太阳能电池方阵的分组与接线和蓄电池的均衡充电均带来麻烦。
此外阶梯波电压对收音机和某些通讯设备仍有一些高频干扰。
(3)正弦波逆变器正弦波逆变器输出的电压波形为正弦波正弦波逆变器的优点是:输出波形好,失真度很低,对收音机及通讯设备干扰小,噪声低。
此外,保护功能齐全,整机效率高。
缺点是:线路相对复杂,对维修技术要求高,价格昂贵。
按隔离方式光伏逆变器可分为:1()独立光伏系统逆变器独立逆变器包括边远地区的村庄供电系统,太阳能户用电源系统,通信信号电源,阴极保护,太阳能路灯等带有蓄电池的独立发电系统。
(2)并网光伏系统逆变器•并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。
通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电,经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。
•逆变器的特点:逆变器的主要特点包括:•(1)要求具有较高的效率由于目前太阳能电池的价格偏高,为了最大限度的利用太阳能电池,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电站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)要求输入电压有较宽的适应范围由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。
特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大,如12V的蓄电池,其端电压可能在10V~16V之间变化,这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。
光伏逆变器的工作原理:逆变装置的核心,是逆变开关电路,简称为逆变电路。
该电路通过电力电子开关的导通与关断,来完成逆变的功能。
逆变器简单原理图几种逆变技术分析1.低频环节逆变技术此技术可以分为:方波逆变、阶梯合成逆变、脉宽调制逆变三种,但这三种逆变器的共同点都是用来实现电器隔离和调整变压比的变压器工作频率等于输出电压频率,所以称为低频环节逆变器,该电路结构由工频或高频逆变器、工频变压器以及输入、输出滤波器构成,如图1 所示,具有电路结构简洁、单级功率变换、变换效率高等优点,但同时也有变压器体积和重量大、音频噪音大等缺点。
图1 低频环节逆变原理图2.高频环节逆变技术高频环节逆变电路如图2 所示,就是利用高频变压器替代低频变压器进行能量传输、并实现变流装置的一、二次侧电源之间的电器隔离,从而减小了变压器的体积和重量,降低了音频噪音,此外逆变器还具有变换效率高、输出电压纹波小等优点。
此类技术中也有不用变压器隔离的,在逆变器前面直接用一级高频升压环节,这级高频环节可以提高逆变侧的直流电压,使得逆变器输出与电网电压相当,但是这样方式没有实现输入输出的隔离,比较危险,相比这两种技术来讲,高频环节的逆变器比低频逆变器技术难度高、造价高、拓扑结构复杂。
图2 高频环节逆变原理图单相逆变电路拓扑的介绍:实现逆变有很多种典型的电路拓扑,主要有推挽逆变拓扑、半桥逆变拓扑、全桥逆变拓扑三种,下文将对这三种拓扑进行介绍。
推挽逆变拓扑:图3 所示的推挽电路只用两个开关元器件,比全桥电路少用了一半的开关器件,可以提高能量利用率,另外驱动电路具有公共地,驱动简单,适用原边电压比较低的场合,但由于本身电路的结构特点,推挽电路拓扑无法输出正弦电压波形,只能输出方波电压波形,适用于1KW 以下的方波电压方案。
图 3 推挽逆变原理图半桥逆变拓扑:图4 所示的半桥逆变电路,其功率开关元器件也比较少,结构简单,但主电路交流输出的电压幅值仅为ui/2,在同等容量下,其功率开关的额定电流为全桥逆变电路中的功率元器件额定电流的2 倍,由于分压电容的作用,该电路还具有较强的抗电压输出不平衡能力。
图 4 半桥逆变原理图全桥逆变拓扑:图5 所示的全桥逆变电路,使用了4个开关元器件,开关端电压为Ui,在相同的直流输入电压下,其最大输出电压是半桥逆变电路的两倍。
这就意味着在输出相同功率的情况下,全桥逆变器输出电流和通过开关元器件的电流均为半桥逆变电路的一半,但驱动电路相比于前面两种来得复杂。
图 5 全桥逆变电路并网逆变器的电路结构:上图为并逆变器内部功能模块框图。
光伏输入在逆变器直流侧汇总,升压电路将输入直流电压提高到逆变器所需的值。
MPP 跟踪器保证光伏阵列产生直流电能能最大程度地被逆变器所使用。
IGBT 全桥电路将直流电转换成交流电压和电流。
保护功能电路在逆变器运行过程中监测运行状况,在非正常工作条件下可触发内部继电器从而保护逆变器内部元器件免受损坏。
逆变器的控制方案:逆变器的控制方法主要有采用经典控制理论的控制策略和采用现代控制理论的控制策略两种。
(1)经典控制理论的控制策略1、电压均值反馈控制他是给定一个电压均值,反馈采样输出电压的均值,两者相减得到一个误差,对误差进行PI调节,去控制输出。
他是一个恒值调节系统,优点是输出可以达到无净差,缺点是快速性不好。
2、电压单闭环瞬时值反馈控制电压单闭环瞬时值反馈控制采用的电压瞬时值给定,输出电压瞬时值反馈,对误差进行PI调节,去输出控制。
他是一个随动调节系统,由于积分环节存在相位滞后,系统不可能达到无净差,所以这种控制方法的稳态误差比较大,但快速性比较好。
3、电压单闭环瞬时值和电压均值相结合的控制方法由于电压瞬时值单闭环控制系统的稳态误差比较大,而电压均值反馈误差比较小,可以再PI控制的基础上再增设一个均值电压反馈,以提高系统的稳态误差。
4、电压电流双闭环瞬时控制电压单闭环控制在抵抗负载扰动方面的缺点与直流电机的转速单闭环控制比较类似,具体表现在只有当负载(电流、转矩)扰动的影响最终在系统输出端(电压、转速)表现出来后,控制器才开始有反应,基于这一点,可以再电压外环基础上加一个电流内环,利用电流内环快速,及时的抗扰性来抑制负载波动的影响,同时由于电流内环对被控对象的改造作用,使得电压外环调节可以大大的简化。
(2)现代控制理论的控制策略:1、多变量状态反馈控制多变量状态反馈控制的优点在于可以大大改善系统的动态品质,因为它可以任意的配置系统的极点,但是建立逆变器的状态模型时很难将负载的动态特性考虑在内,所以,状态反馈只能针对空载或假定负载进行,对此应采用负载电流前馈补偿,预先进行鲁棒性分析,才能使系统有好的稳态和动态性能。
2、无差拍控制无差拍控制的基本思想是将给定的正弦参考波形等间隔的划分成若干个周期,根据每个采样周期的起始值采用预测算法计算出在采样结束时负载应输出的值,通过合理计算这个值的大小使系统输出在采样周期结束时与参考波形完全重合,没有任何相位和幅值偏差。
3、滑模变结构控制滑模变结构控制是一种非线性的控制方法。
他的基本思想是利用某种不连续的开关控制策略来强迫系统的状态变量沿着某一设计好的滑模面运动。
滑模变结构控制的优点是对系统参数变化和外部扰动不敏感,具有较强的鲁棒性。
然而,对逆变电源系统来说,要确定一个理想的滑模面是很困难的。
并且,在用数字式方法来实现这种控制方式时,开关频率必须足够高。
4、模糊控制模糊控制属于智能控制的范畴,与传统的控制方式相比,智能控制最大的优点是不依赖于系统的数学模型,它是控制理论发展的高级阶段,主要用来处理哪些对象不确定性,高度非线性的问题。
5、重复控制重复控制是根据内膜原理,对指令和扰动信号均设了一个内膜,因此可以达到输出无净差,缺点是:动态响应比较慢,且需要比较大的内存。
正弦脉宽调制技术:采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。