光伏逆變器概述

光伏逆變器的工作原理和特點

工作原理：逆變裝置的核心，是逆變開關電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關的導通與關斷，來完成逆變的功能。

特點：

        有關逆變器分類的方法很多，例如：根據逆變器輸出交流電壓的相數，可分為單相逆變器和三相逆變器；根據逆變器使用的半導體器件類型 不同，又可分為晶體管逆變器、晶閘管逆變器及可關斷晶閘管逆變器等。根據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制型逆變器等。根據應用在并網系統還是離網系統中又可以分為并網逆變器和離網逆變器。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行分類。

集中型逆變器
        集中逆變技術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IGB T功率模塊，功率較小的使用場效應晶體管，同時使用DSP轉換控制器來改善所產出電能的質量，使它非常接近于 正弦波電流，一般用于大型光伏發電站(>10kW)的系統中。最大特點是系統的功率高，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。同時整個光伏系統的發電可靠性受某一光伏單元組工作狀態不 良的影響。最新的研究方向是運用空間矢量的調制控制以及開發新的逆變器的拓撲連接，以獲得部分負載情況下 的高效率。

組串型逆變器

組串逆變器是基于模塊化概念基礎上的，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，在交流端并聯并網，已成為現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。優點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與逆變器不匹配的情況，從而增加了發電量。技術上的這些優勢不僅降低了系統成本，也增加了系統的可靠性。同時，在組串間引人"主-從"的概念，使得系統在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串聯系在一起，讓其中一個或幾個工作，從而產出更多的電能。

最新的概念為幾個逆變器相互組成一個"團隊"來代替"主-從"的概念，使得系統的可靠性又進了一步。目前，無變壓器式組串逆變器已占了主導地位。

微型逆變器
        在傳統的PV系統中，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接入。當10塊串聯的 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，大幅降低發電效率。在實際應用中，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系統中，每一塊電池板分別接入一臺微型逆變器，當電池 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運行，使得系統總體效 率更高，發電量更大。在實際應用中，若組串型逆變器出現故障，則會引起幾千瓦的電池板不能發揮作用，而微 型逆變器故障造成的影響相當之小。

功率優化器
        太陽能發電系統加裝功率優化器(Optimizer)可大幅提升轉換效率，并將逆變器(Inverter)功能化繁為簡降低 成本。為實現智慧型太陽能發電系統，裝置功率優化器可確實讓每一個太陽能電池發揮最佳效能，并隨時監控電 池耗損狀態。功率優化器是介于發電系統與逆變器之間的裝置，主要任務是替代逆變器原本的最佳功率點追蹤功 能。功率優化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應一個功率優化器等方式，以類比式進行極為快速的最 佳功率點追蹤掃描，進而讓每一個太陽能電池皆可確實達到最佳功率點追蹤，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨 時隨地監控電池狀態，即時回報問題讓相關人員盡速維修。



光伏逆變器的功能
        逆變器不僅具有直交流變換功能，還具有最大限度地發揮太陽電池性能的功能和系統故障保護功能。歸納起來有自動運行和停機功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨運行功能（并網系統用）、自動電壓調整功能（并網系統用）、直流檢測功能（并網系統用）、直流接地檢測功能（并網系統用）。這里簡單介紹自動運行和停機功能及最大功率跟蹤控制功能。

逆變器在光伏系統中的應用示意圖

（1）自動運行和停機功能

早晨日出后，太陽輻射強度逐漸增強，太陽電池的輸出也隨之增大，當達到逆變器工作所需的輸出功率后，逆變器即自動開始運行。進入運行后，逆變器便時時刻刻監視太陽電池組件的輸出，只要太陽電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率，逆變器就持續運行；直到日落停機，即使陰雨天逆變器也能運行。當太陽電池組件輸出變小，逆變器輸出接近0時，逆變器便形成待機狀態。

（2）最大功率跟蹤控制功能

太陽電池組件的輸出是隨太陽輻射強度和太陽電池組件自身溫度（芯片溫度）而變化的。另外由于太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性，因此存在能獲取最大功率的最佳工作點。太陽輻射強度是變化著的，顯然最佳工作點也是在變化的。相對于這些變化，始終讓太陽電池組件的工作點處于最大功率點，系統始終從太陽電池組件獲取最大功率輸出，這種控制就是最大功率跟蹤控制。太陽能發電系統用的逆變器的最大特點就是包括了最大功率點跟蹤（MPPT）這一功能。