1、太陽能光伏電源直流交流逆變器培訓教材1逆變器的功能：逆變器是電力電子技術的一個重要應用方面。電力電子 技術是電力、電子、自動控制、計算機及半導體等多種技術 相互滲透與有機結合的綜合技術。眾所周知，整流器的功能是將 50HZ 的交流電整流成為 直流電。而逆變器與整流器恰好相反，它的功能是將直流電 轉換為交流電。 這種對應于整流的逆向過程， 被稱之為 “逆 變”。太陽能電池在陽光照射下產生直流電，然而以直流電 形式供電的系統有很大的局限性。例如，日光燈、電視機、 電冰箱、電風扇等均不能直接用直流電源供電，絕大多數動 力機械也是如此。此外，當供電系統需要升高電壓或降低電 壓時，交流系統只需加一個變壓

2、器即可，而在直流系統中升 降壓技術與裝置則要復雜得多。因此，除特殊用戶外，在光 伏發電系統中都需要配備逆變器。逆變器還具備有自動調壓 或手動調壓功能，可改善光伏發電系統的供電質量。綜上所 述，逆變器已成為光伏發電系統中不可缺少的重要配套設 備。目前我國光伏發電系統主要是直流系統， 即將太陽電池發 出的電能給蓄電池充電，而蓄電池直接給負載供電，如我國 西北地區使用較多的太陽能戶用照明系統以及遠離電網的微波站供電系統均為直流系統。此類系統結構簡單，成本低廉，但由于負載直流電壓的不同（如12V、24V、48V等），很難實現系統的標準化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負載，以直流電力供電的光伏

3、電源很難作為 商品進入市場。另外，光伏發電最終將實現并網運行，這就 必須采用交流系統。隨著我國光伏發電市場的日趨成熟，今 后交流光伏發電系統必將成為光伏發電的主流。2光伏發電系統對逆變器的技術要求：采用交流電力輸出的光伏發電系統，由光伏陣列、充放 電控制器、蓄電池和逆變器四部分組成，而逆變器是其中關 鍵部件。光伏發電系統對逆變器的技術要求如下：（1）要求具有較高的逆變效率。由于目前太陽電池的價格 偏高，為了最大限度地利用太陽電池，提高系統效率，必須 設法提高逆變器的效率。（2）要求具有較高的可靠性。目前光伏發電系統主要用于 邊遠地區，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器具有 合理的電路結構，

4、嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各 種保護功能， 如輸入直流極性接反保護， 交流輸出短路保護， 過熱、過載保護等。（3）要求直流輸入電壓有較寬的適應范圍。由于太陽電池 的端電壓隨負載和日照強度而變化，蓄電池雖然對太陽電池 的電壓具有鉗位作用，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容 量和內阻的變化而波動，特別是當蓄電池老化時其端電壓的 變化范圍很大，如12V蓄電池，其端電壓可在10V1 6V之間變化，這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓 范圍內保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩定。(4) 在中、大容量的光伏發電系統中，逆變器的輸出應為 失真度較小的正弦波。這是由于在中、大容量系統中，若采 用方波

5、供電，則輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產 生附加損耗，許多光伏發電系統的負載為通信或儀表設備， 這些設備對供電品質有較高的要求。另外，當中、大容量的 光伏發電系統并網運行時，為避免對公共電網的電力污染， 也要求逆變器輸出失真度滿足要求的正弦波形。3.逆變器的主要技術性能指標：額定輸出電壓：在規定的輸入直流電壓允許的波動范圍內，它表示逆變 器應能輸出的額定電壓值。對輸出額定電壓值的穩定精度有 如下規定： 在穩態運行時，電壓波動范圍應有一個限定，例如，其 偏差不超過額定值的土 3%或土 5%。 在負載突變(額定負載的 0% 50% 100%)或有其它 干擾因素影響動態情況下，其輸出電壓偏差不

6、應超過額定值 的± 8或± 10。 逆變器應具有足夠的額定輸出容量和過載能力：逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿 足最大負荷下設備對電功率的需求。額定輸出容量表征逆變 器向負載供電的能力。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多 的用電負載。但當逆變器的負載不是純阻性時，也就是輸出 功率因數小于 1 時，逆變器的負載能力將小于所給出的額定 輸出容量值。 輸出電壓穩定度：在獨立光伏發電系統中均以蓄電池為儲能設備。當標稱 電壓為 12V 的蓄電池處于浮充電狀態時， 端電壓可達 13.5V ， 短時間過充狀態可達 15V 。蓄電池帶負荷放電終了時端電壓 可降至 10.5V

7、或更低。蓄電池端電壓的起伏可達標稱電壓的 30左右。這就要求逆變器具有較好的調壓性能，才能保證 光伏發電系統以穩定的交流電壓供電。輸出電壓穩定度表征逆變器輸出電壓的穩壓能力。多數 逆變器產品給出的是輸入直流電壓在允許波動范圍內該逆 變器輸出電壓的偏差百分數，通常稱為電壓調整率。高性能 的逆變器應同時給出當負載由 0%- 100%變化時，該逆變器 輸出電壓的偏差百分數，通常稱為負載調整率。性能良好的 逆變器的電壓調整率應三± 3%,負載調整率應w± 6%。 輸出電壓的波形失真度：當逆變器輸出電壓為正弦波時，應規定允許的最大波形 失真度（或諧波含量） 。通常以輸出電壓的總波形失

8、真度表 示，其值不應超過 5。 額定輸出頻率：逆變器輸出交流電壓的頻率應是一個相對穩定的值，通常為工頻50Hz。正常工作條件下其偏差應在土1%以內。 負載功率因數：“負載功率因數”表征逆變器帶感性負載或容性負載的 能力。在正弦波條件下，負載功率因數為0.7 0.9（ 滯后 ），額定值為 0.9 。 額定輸出電流（或額定輸出容量）：它表示在規定的負載功率因數范圍內，逆變器的額定輸 出電流。有些逆變器產品給出的是額定輸出容量，其單位以 VA或kVA表示。逆變器的額定容量是當輸出功率因數為1（即純阻性負載）時，額定輸出電壓與額定輸出電流的乘積。 額定逆變輸出效率：整機逆變效率高是光伏發電用逆變器區別

9、于通用型逆變 器的一個顯著特點。 10千瓦級的通用型逆變器實際效率只有 70% 80%，將其用于光伏發電系統時將帶來總發電量20%30的電能損耗。光伏發電系統專用逆變器，在設計中應 特別注意減少自身功率損耗，提高整機效率。這是提高光伏 發電系統技術經濟指標的一項重要措施。在整機效率方面對 光伏發電專用逆變器的要求是：千瓦級以下逆變器額定負荷 效率80% 85%，低負荷效率65% 75%; 10千瓦級逆 變器額定負荷效率85 % 90 %，低負荷效率70 % 80%。逆變器的效率值表征自身功率損耗的大小，通常以百分 數表示。容量較大的逆變器還應給出滿負荷效率值和低負荷 效率值。千瓦級以下的逆變器效率應為80% 85%， 10 千瓦級的逆變器效率應為 85% 90%。逆變器效率的高低對光 伏發電系統提高有效發電量和降低發電成本有著重要影響。 保護功能：光伏發電系