光伏逆变器
A．光伏逆变器的分类及工作原理
1．分类
逆变器又称电源调整器，根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为型电源用和并网用二种。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。
2．工作原理
逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压：逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关（ON-OFF ) ，使直流输入变成交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。
B．光伏逆变器的功能
逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统
故障保护功能。归纳起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、防单独运行功能（并网系统用）、自动电压调整功能（并网系统用）、直流检测功能（并网系统用）、直流接地检测功能（并网系统用）。这里简单介绍自动运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能。
1．自动运行和停止功能
早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输出也随之增大，当达到逆变器工作所需的输出功率后，逆变器即自动开始运行。进入运行后，逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出，只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率，逆变器就持续运行，直到日落停机．即使阴雨天逆变器也能运行。当太阳电池组件输出变小，逆变器输出接近O 时，逆变器便形成待机状态。
2. 最大功率跟踪控制功能
太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度（芯片温度）而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是变化着的．显然最佳工作点也是在变化的。相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一功能。
目前光伏逆变器行业领军者是德国公司艾斯玛（SMA），技术处在行业的顶点。国内起步较晚，比较有实力的并网逆变器企业有：合肥阳光电源有限公司、SIEMENS中国分公司、北京科诺伟业科技有限公司。离网逆变器做的较好的企业：合肥阳光电源有限公司、北京科诺伟业技术有限公司、南京冠亚电源设备有限公司、北京恒电电源设备有限公司等。
C.逆变器的选择
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、蓄电池和逆变电源四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池）．而逆变电源是关键部件。光伏发电系统对逆变电源要求较高：
⑴ 要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变电源的效率。
⑵ 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，这就要求逆变电源具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变电源具备各种保护功能，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。
⑶ 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．蓄电池虽然对太阳电池的电压其有钳位作用，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10V -16V 之间变化，这就要求逆变电源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。
⑷ 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外，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免铎公共电网的电力污染，也要求逆变电源输出正弦波电流。
根据逆变器对离网型主要光伏发电系统运行特性的影响和光伏系统对逆变器的性能要求，一般可从以下几个方面去考虑并评价逆变器：
额定输出量：表征逆变器向负载供电的能力。额定输出容量值高的逆变器可带更多的用电负载。但当逆变器的负载不是纯阻性时，也就是输出功率小于1时，逆变器的负载能力将小于所给出的额定输出容量值。
输出电压稳定度：表征逆变器输出电压的稳压能力。多数逆变器产品给出的是输入直流电压在允许波动范围内该逆变器输出电压的偏差百分比，通常称为电压调整率。高性能的逆变器应同时给出当负载由0%-100%变化时，该逆变器输出电压的偏差百分比，通常称为负载调整率。性能良好的逆变器的电压调整率应≤±3%，负载调整率应≤±6%。
整机效率：表征逆变器自身功率损耗的大小，通常以%表示。容量较大的逆变器还应给出满负荷效率值和低负荷效率值。kw级以下逆变器的效率应为80%-85%，10kw级逆变器的效率应为85%-90%。逆变器的效率的高地对光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要影响。
保护功能：过电压、过电流及短路保护是保证逆变器安全运行的最基本措施。功能完美的正弦波逆变器还具有欠电压保护、缺相保护及温度越限报警等功能。
起动性能：逆变器应保证在额定负载下可靠起动。高性能的逆变器可做到连续多次满负荷起动而不损坏功率器件。小型逆变器为了自身安全，有时采用软起动或限流起动。
对于大功率光伏发电系统和联网光伏发电系统逆变器的波形失真度和噪声水平等技术性能也十分重要。在在选用离网型光伏发电系统用的逆变器时，除依据上述5 项基本评价
内容外，还应注意以下几点：
应具有足够的额定输出容量和负载能力。逆变器的选用，首先要考虑具有足够的额定容量，以满足最大负荷下设备对电功率的要求。对于以单一设备为负载的逆变器，其额定容量的选取较为简单，当用电设备为纯阻性负载或功率因数大于0.9时，选取逆变器的额定容量为电设备容量的1.1-1.15倍即可。在逆变器以多个设备为负载时，逆变器容量的选取要考虑几个用电设备同时工作的可能性，即“负载同时系数”。
应具有较高的电压稳定性能。在离网型光伏发电系统中均以蓄电池为储能设备。当标称电压为12V的蓄电池处于浮充电状态时，端电压可达1.5V，短时间过充电状态可达15V。蓄电池带负荷放电终了时端电压可降至10.5V或更低。蓄电池端电压的起伏可达标称电压的30%左右。这就要求逆变器具有较好的调压性能才能保证光伏发电系统以稳定的交流电压供电。
在各种负载下具有高效率或较高效率。整机效率高是光伏发电用逆变器区别于通用型逆变器的一个显著特点。10kw级的通用型逆变器实际效率只有70%-80%，将其用于光伏发电系统时将带来总发电量20%-30%的电能损耗。因此光伏发电系统专用逆变器在设计中应特别注意减少自身功率损耗，提高整机效率。因此这是提高光伏发电系统技术经济指标的一项重要措施。在整机效率方面对光伏发电专用逆变器的要求是：kw级以下逆变器额定负荷效率≥80%-85%，低负荷效率≥65%-75%；10kw级逆变器额定负荷效率≥85%-90%，低负荷效率≥70%-80%。
应具有良好的过电流保护与短路保护功能。光伏发电系统正常运行过程中，因负载故障、人员误操作及外界干扰等原因而引起的供电系统过电流或短路，是完全可能的。逆变器对外电路的过电电流及短路现象最为敏感，是光伏发电系统中的薄弱环节。因此，在选
用逆变器时，必须要求具备有良好的对过电流及短路的自我保护功能。
维护方便。高质量的逆变器在运行若干年后，因元器件失效而出现故障，应属于正常现象。除生产厂家需有良好的售后服务系统外，还要求生产厂家在逆变器生产工艺、结构及元器件选型方面具有良好的可维护性。例如，损坏元器件有充足的备件或容易买到，元器件的互换性好；在工艺结构上，元器件容易拆装，更换方便。这样，即使逆变器出现故障，也可迅速恢复正常。
