逆变器在光伏发电系统中的应用.docx

逆变器在光伏发电系统中的应用摘要：综合阐述了光伏发电逆变技术发展趋势并介绍了太阳能逆变器的原理。针对目前我国采用低压、小容量并网运行的逆变技术导致逆变器数量多、系统结构复杂的现状介绍了一种实现智能控制是发展太阳能逆变器技术的关键。关键词：逆变器；光伏发电；智能控制中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1.光伏发电系统对逆变电源的要求采用交流电力输出的光伏发电系统由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变器四部分组成而逆变器是关键部件。光伏发电系统对逆变器要求较高（1）要求具有较高的效率。由于目前太阳能蓄电池的价格偏高为了最大限度地利用太阳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。目前光伏发电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具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）要求直流输入电压有较宽的适应范围由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化蓄电池虽然对太阳能蓄电池的电压具有重要作用但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大如１２Ｖ蓄电池其端电压可在１０～１６Ｖ之间变化这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作并保证交流输出电压的稳定。（4）在中、大容量的光伏发电系统中逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中若采用方波供电则输出将含有较多的谐波分量高次谐波将产生附加损耗许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备这些设备对电网品质有较高的要求当中、大容量的光伏发电系统并网运行时为避免与公共电网的电力污染也要求逆变器输出正弦波电流。逆变器将直流电转化为交流电若直流电压较低则通过交流变压器升压即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器由于直流母线电压较高交流输出一般不需要变压器升压即能达到２２０Ｖ在中、小容量的逆变器中由于直流电压较低如１２Ｖ、２４Ｖ就必须设计升压电路。中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种推挽电路将升压变压器的中性插头接于正电源两只功率管交替工作输出得到交流电力由于功率晶体管共地边接驱动及控制电路简单另外由于变压器具有一定的漏感可限制短路电流因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低带动感性负载的能力较差。全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点功率晶体管调节输出脉冲宽度输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路即使对感性负载输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外为防止上、下桥臂发生共同导通必须设计先关断后导通电路即必须设置死区时间其电路结构较复杂。推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器由于升压变压器体积大效率低价格也较贵随着电力电子技术和微电子技术的发展采用高频升压变换技术实现逆变可实现高功率密度逆变这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构但工作频率均在２０ＫＨｚ以上升压变压器采用高频磁芯材料因而体积小、重量轻高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在３００Ｖ以上）再通过工频逆变电路实现逆变。采用该电路结构使逆变器功率大大提高逆变器的空载损耗也相应降低效率得到提高该电路的缺点是电路复杂可靠性比上述两种电路低。2.光伏发电逆变系统架构由于光伏系统应用场合的多样性势必导致太阳能电池板安装的多样性。为了使太阳能的转换效率最高同时又兼顾应用地点的美观性等要素光伏发电逆变系统具有多样化等特点来实现最佳方式的太阳能转换。现在世界上比较通用的太阳能逆变方式为：集中式逆变器、单组式逆变器、组串式逆变器和近期发展迅速的AC模块逆变器现将几种光伏逆变系统的特点和运用场合加以分析。2.1集中式逆变器集中逆变器一般用在过去大型光伏发电站(>10kw)的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端以达到较大的直流电压和功率级别同时使用DC--AC转换控制器来控制逆变器所产出电能的质量使它非常接近于正弦波电流其直流侧可提供高电压高电流输出。这种架构最大的优点是系统的功率高成本低。其缺点也显而易见受光伏组串部分遮影和和相互匹配的影响整个光伏系统的发电可靠性受某一个光伏阵列组工作状态影响较大从而导致整个光伏系统的电产能和效率不高。2.2单组式逆变器目前己成为现在国际市场上最流行的逆变器。它可以看作是集中式逆变器的简化只有单组光电模块连接到一个逆变器上"通过这个逆变器使其在直流侧具有最大功率峰值跟踪功能在交流侧并联电网"单组式逆变器输入直流电压