光伏并網逆變器

光伏并網逆變器

用于光伏發電系統的設備
主要是直流系統,即将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用戶照明系統以及遠離電網的微波站供電系統均為直流系統。
  • 中文名:光伏并網逆變器
  • 外文名:
  • 适用領域:
  • 所屬學科:
  • 領域:光伏發電
  • 特點:較高的效率等

産品介紹

為太陽能光伏發電、風力發電、燃料電池發電、小型水力發電等各種可再生能源發電系統提供各種電源變換和接入方案,主要應用于可再生能源并網發電系統、離網型村落供電系統和戶用電源系統,并可為電網延伸困難的地區通信、交通、路燈照明等提供電力。

另外,光伏發電最終将實現并網運行,這就必須采用成熟的市場模式,今後交流光伏發電系統必将成為光伏發電的主流。

定義

1.要求具有較高的效率。由于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。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,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适應範圍,由于太陽電池的端電壓随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重要作用,但由于蓄電池的電壓随蓄電池剩餘容量和内阻的變化而波動,特别是當蓄電池老化時其端電壓的變化範圍很大,如12V蓄電池,其端電壓可在10V~16V之間變化,這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓範圍内保證正常工作,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,逆變電源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,若采用方波供電,則輸出将含有較多的諧波分量,高次諧波将産生附加損耗,許多光伏發電系統的負載為通信或儀表設備,這些設備對電網品質有較高的要求,當中、大容量的光伏發電系統并網運行時,為避免與公共電網的電力污染,也要求逆變器輸出正弦波電流。

工作原理

逆變器将直流電轉化為交流電,若直流電壓較低,則通過交流變壓器升壓,即得到标準交流電壓和頻率。對大容量的逆變器,由于直流母線電壓較高,交流輸出一般不需要變壓器升壓即能達到220V,在中、小容量的逆變器中,由于直流電壓較低,如12V、24V,就必須設計升壓電路。

中、小容量逆變器一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種,推挽電路,将升壓變壓器的中性插頭接于正電源,兩隻功率管交替工作,輸出得到交流電力,由于功率晶體管共地邊接,驅動及控制電路簡單,另外由于變壓器具有一定的漏感,可限制短路電流,因而提高了電路的可靠性。其缺點是變壓器利用率低,帶動感性負載的能力較差。

全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點,功率晶體管調節輸出脈沖寬度,輸出交流電壓的有效值即随之改變。由于該電路具有續流回路,即使對感性負載,輸出電壓波形也不會畸變。該電路的缺點是上、下橋臂的功率晶體管不共地,因此必須采用專門驅動電路或采用隔離電源。另外,為防止上、下橋臂發生共同導通,必須設計先關斷後導通電路,即必須設置死區時間,其電路結構較複雜。

功能作用

由dc/dc轉換提升或降低輸入的電壓,調節其輸出以實現最大的效率。在經過一些附加的電壓緩沖之後,左側電橋中通常由18~20khz的開關頻率,把dc電壓轉換為ac電壓。一般來說,單相h橋是dc/ac級的常見配置,但是,也可以采用三相和其他配置。最後,通過低通濾波器産生用于并網光伏發電系統的正弦交流電輸出。

控制電路

簡介

上述幾種逆變器的主電路均需要有控制電路來實現,一般有方波和正弦波兩種控制方式,方波輸出的逆變電源電路簡單,成本低,但效率低,諧波成份大。正弦波輸出是逆變器的發展趨勢,随着微電子技術的發展,有PWM功能的微處理器也已問世,因此正弦波輸出的逆變技術已經成熟。

方波輸出的逆變器

1.方波輸出的逆變器多采用脈寬調制集成電路,如SG3525,TL494等。實踐證明,采用SG3525集成電路,并采用功率場效應管作為開關功率元件,能實現性能價格比較高的逆變器,由于SG3525具有直接驅動功率場效應管的能力并具有内部基準源和運算放大器和欠壓保護功能,因此其外圍電路很簡單。

正弦波輸出的逆變器

2.正弦波輸出的逆變器控制集成電路,正弦波輸出的逆變器,其控制電路可采用微處理器控制,如INTEL公司生産的80C196MC、摩托羅拉公司生産的MP16以及MI-CROCHIP公司生産的PIC16C73等,這些單片機均具有多路PWM發生器,并可設定上、下橋臂之間的死區時間,采用INTEL公司80C196MC實現正弦波輸出的電路,80C196MC完成正弦波信号的發生,并檢測交流輸出電壓,實現穩壓。電路輸出端一般采用LC電路濾除高頻波,得到純淨的正正弦波。

相關選擇

逆變器的主功率元件的選擇至關重要,使用較多的功率元件有達林頓功率晶體管(BJT),功率場效應管(MOS-FET),絕緣栅晶體管(IGBT)和可關斷晶閘管(GTO)等,在小容量低壓系統中使用較多的器件為MOSFET,因為MOSFET具有較低的通态壓降和較高的開關頻率,在高壓大容量系統中一般均采用IGBT模塊,這是因為MOSFET随着電壓的升高其通态電阻也随之增大,而IGBT在中容量系統中占有較大的優勢,而在特大容量(100kVA以上)系統中,一般均采用GTO作為功率元件。

安裝注意事項

1、在安裝前首先應該檢查逆變器是否在運輸過程中有無損壞。

2、在選擇安裝場地時,應該保證周圍内沒有任何其他電力電子設備的幹擾。

3、在進行電氣連接之前,務必采用不透光材料将光伏電池闆覆蓋或斷開直流側斷路器。暴露于陽光,光伏陣列将會産生危險電壓。

4、所有安裝操作必須且僅由專業技術人員完成。

5、光伏系統發電系統中所使用線纜必須連接牢固,良好絕緣以及規格合适。

6、所有的電氣安裝必須滿足當地以及國家電氣标準。

7、僅當得到當地電力部門許可後并由專業技術人員完成所有電氣連接後才可将逆變器并網。

8、在進行任何維修工作前,應首先斷開逆變器與電網的電氣連接,然後斷開直流側電氣連接。

9、等待至少5分鐘直到内部元件放電完畢方可進行維修工作。

10、任何影響逆變器安全性能的故障必須立即排除方可再次開啟逆變器。

11、避免不必要的電路闆接觸。

12、遵守靜電防護規範,佩戴防靜電手環。

13、注意并遵守産品上的警告标識。

14、操作前初步目視檢查設備有無損壞或其它危險狀态。

15、注意逆變器熱表面。例如功率半導體的散熱器等,在逆變器斷電後一段時間内,仍保持較高溫度。

相關詞條

相關搜索

其它詞條