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作者：www.www.pcmenaggio.com 發(fā)布日期：2014-08-13 00:56 信息來(lái)源：http://www.www.pcmenaggio.com
無(wú)論采用何種技術(shù)，逆變器的基本設計都很明確，且非常相似。其核心就是將直流電壓(光伏組件)轉換成交流電壓(可并網(wǎng))的過(guò)程。在轉變的過(guò)程中，不停地轉換直流電的正負極連接，從而形成方向變化的交流電。所以，逆變器的關(guān)鍵部件是橋接開(kāi)關(guān)(晶體管元件，見(jiàn)圖1：a))，這個(gè)開(kāi)關(guān)橋的一側連接輸入的直流電源，在另一側連接交流電網(wǎng)。在工作過(guò)程中，只有兩個(gè)相對的開(kāi)關(guān)可以同時(shí)關(guān)閉。
如果將此開(kāi)關(guān)橋的開(kāi)關(guān)速度設置成與電網(wǎng)頻率相同，則在理論上可以將橋的輸出側與電網(wǎng)連接。但是，由于這樣輸出的電流是方波，且強度沒(méi)有變化，因此需要在輸出端安裝一個(gè)具有鐵芯的電感器，用以將輸出電流控制成為正弦波形狀。橋的斷開(kāi)采用脈沖過(guò)程進(jìn)行，從而形成與脈沖相關(guān)的較小電流分量。這樣的電流分量可以對電感器的電流進(jìn)行控制。脈沖的頻率一般為20KHz ， 這樣就完全可以形成50Hz的電流，見(jiàn)圖1：b)。
對于光伏逆變器來(lái)說(shuō)，還有一個(gè)非常重要的設備不能遺漏：輸入端的電容器，見(jiàn)圖1： c ) 。電容器的作用是儲存電能，確保來(lái)自發(fā)電側的電流持續一致供給橋接開(kāi)關(guān)，并通過(guò)與電網(wǎng)頻率同步變化的橋進(jìn)入電網(wǎng)。只有在輸入電容器的容量足夠大的情況下，才能夠保證光伏發(fā)電系統的持續、正常運行。
圖1：光伏逆變器的基本設計
圖2描述了可用于直接并網(wǎng)的逆變器的基本功能。但在實(shí)際應用中，輸入電壓的范圍具有一定的局限性。對于并網(wǎng)發(fā)電應用，其輸入電壓必須在任何時(shí)刻都高于電網(wǎng)的峰值電壓。當電網(wǎng)電壓的有效值為250V時(shí)，達到正常并網(wǎng)要求的發(fā)電源側的最低電壓應為354V。
與標準逆變器的基本設計不同，直接并網(wǎng)逆變器有很多方法來(lái)調整或提升輸入電壓范圍。常用的逆變器技術(shù)方案與結構都各不相同：
圖2：最常用的逆變器電路圖表一覽
上面提到的逆變器拓樸結構不僅在電氣隔離方面不同，在可達到的效率、對電壓的依賴(lài)性等方面也各不相同。因此，沒(méi)有統一的公式來(lái)界定何種逆變器設計是最優(yōu)秀的設計，用戶(hù)必須要考慮到具體使用的逆變器特性。
無(wú)隔離變壓器光伏逆變器的技術(shù)關(guān)鍵
目前，只要光伏發(fā)電站設計合理，完全可以經(jīng)濟運行。直接并入電網(wǎng)的無(wú)變壓器型逆變器因為其低成本、高效率而日益受到重視。但是，該技術(shù)仍然被認為是“有問(wèn)題的”。這一點(diǎn)將在下面進(jìn)行檢驗和說(shuō)明。
變壓器將電能轉化成磁能，再將磁能轉化成電能。在輸入與輸出端之間安裝的電氣隔離裝置導致的能量損失可達到1%，甚至高達2%。因此，無(wú)變壓器型逆變器的運行效率要比變壓器型逆變器高。這種技術(shù)還有很多其它的優(yōu)點(diǎn)，例如材料消耗少、重量輕等。
總而言之，無(wú)變壓器型逆變器相對體積較小、重量較輕、價(jià)格也比較便宜，在很多方面都比變壓器型逆變器更具優(yōu)勢。雖然光伏發(fā)電站的運行和安全性都不需要采用電氣隔離措施，在設計直接并網(wǎng)的逆變器時(shí)還是應該考慮到以下幾個(gè)方面。
圖5：外觀(guān)相同，內部電路不同：變壓器型和無(wú)變壓器型兩種Sunny Boy效率特性。
正常運行狀態(tài)下的漏電電流
將來(lái)自光伏組件的電壓采用高頻率(20kHz)轉換過(guò)程中，高頻電壓應等同于電網(wǎng)電壓峰值；這些電壓在逆變器內部被認為是干擾，濾波器可以阻斷這些干擾，防止其進(jìn)入電網(wǎng)。但在理論上，阻止來(lái)自發(fā)電電源側的直流分量進(jìn)入交流電網(wǎng)是不可能絕對實(shí)現的。
這樣，根據所采用逆變器結構的不同，在交流輸出中也將存在不同的對地直流電壓分量。如果太陽(yáng)能電池組和/或者其接線(xiàn)端對地存在交流電壓，將產(chǎn)生“漏電電流”，通過(guò)寄生電容流向電池組接地點(diǎn)。
下面我們以Sunny Boy 2100TL和Sunny Boy 5000TL HC兩種逆變器為例。如上圖所示。這兩種逆變器的運行會(huì )在其電子部分產(chǎn)生與時(shí)間相關(guān)的電勢，它們的光伏組件對地電壓也不相同。Sunny Boy 2100TL采用H型橋結構，加在光伏組件上的電壓為電網(wǎng)電壓有效值的一半。
