光伏逆變器詳細(xì)介紹完整演示文稿

光伏逆變器詳細(xì)介紹完整版演示文稿當(dāng)前1頁，總共56頁。光伏逆變器詳細(xì)介紹完整版當(dāng)前2頁，總共56頁。光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展歷程：SMA是全球最早生產(chǎn)光伏逆變器的生產(chǎn)企業(yè)，占全球市場33%左右的市場份額，為全球光伏逆變器領(lǐng)軍企業(yè)，其產(chǎn)品發(fā)展歷程具有一定的代表性。SMA公司光伏逆變器產(chǎn)品發(fā)展情況國內(nèi)外技術(shù)對(duì)比分析：

目前我國在小功率逆變器上與國際處于同一水平，在大功率并網(wǎng)逆變器上，合肥陽光電源大功率逆變器2005年已經(jīng)批量向國內(nèi)、國際供貨。該公司250KW、500KW等大功率產(chǎn)品都取得了國際、國內(nèi)認(rèn)證，部分技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)超過國外產(chǎn)品水平，并在國內(nèi)西部荒漠、世博會(huì)、奧運(yùn)場館等重點(diǎn)項(xiàng)目上運(yùn)行，效果良好。當(dāng)前3頁，總共56頁。光伏逆變器供應(yīng)企業(yè)

國內(nèi)逆變器的主要生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)前4頁，總共56頁。光伏逆變器的分類：光伏逆變器按宏觀可分為：1.普通型逆變器2.逆變/控制一體機(jī)3.郵電通信專用逆變器4.航天、軍隊(duì)專用逆變器當(dāng)前5頁，總共56頁。１．按逆變器輸出交流電能的頻率分：（1）工頻逆變器工頻逆變器的頻率為５０～６０Ｈｚ的逆變器（2）中頻逆器中頻逆變器的頻率一般為４００Ｈｚ到十幾ｋＨｚ（3）高頻逆變器高頻逆變器的頻率一般為十幾KＨｚ到ＭＨｚ。當(dāng)前6頁，總共56頁。按逆變器輸出的相數(shù)分可分為：（1）單相逆變器（2）三相逆變器（3）多相逆變器按照逆變器輸出電能的去向分可分為：（1）有源逆變器（2）無源逆變器按逆變器主電路的形式分可分為：（1）單端式逆變器（2）推挽式逆變器（3）半橋式逆變器（4）全橋式逆變器當(dāng)前7頁，總共56頁。按逆變器主開關(guān)器件的類型分可分為：（1）晶閘管逆變器（2）晶體管逆變器（3）場效應(yīng)逆變器（4）絕緣柵雙極晶體管（IGBT）逆變器按直流電源分可分為:（1）電壓源型逆變器（VSI）（2）電流源型逆變器（CSI）按逆變器控制方式分可分為：（1）調(diào)頻式（PFM）逆變器（2）調(diào)脈寬式（PWM）逆變器按逆變器開關(guān)電路工作方式分可分為：（1）諧振式逆變器（2）定頻硬開關(guān)式逆變器（3）定頻軟開關(guān)式逆變器當(dāng)前8頁，總共56頁。按逆變器輸出電壓或電流的波形分可分為：（1）方波逆變器

方波逆變器輸出的電壓波形為方波，此類逆變器所使用的逆變電路也不完全相同，但共同的特點(diǎn)是線路比較簡單，使用的功率開關(guān)數(shù)量很少。設(shè)計(jì)功率一般在百瓦至千瓦之間。方波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是：線路簡單，維修方便，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是方波電壓中含有大量的高次諧波，在帶有鐵心電感或變壓器的負(fù)載用電器中將產(chǎn)生附加損耗，對(duì)收音機(jī)和某些通訊設(shè)備有干擾。此外，這類逆變器還有調(diào)壓范圍不夠?qū)挘Ｗo(hù)功能不夠完善，噪聲比較大等缺點(diǎn)。（2）階梯波逆變器此類逆變器輸出的電壓波形為階梯波。逆變器實(shí)現(xiàn)階梯波輸出也有多種不同的線路。輸出波形的階梯數(shù)目差別很大。階梯波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是：輸出波形比方波有明顯改善，高次諧波含量減少，當(dāng)階梯達(dá)到17個(gè)以上時(shí)輸出波形可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)正弦波，當(dāng)采用無變壓器輸出時(shí)整機(jī)效率很高。缺點(diǎn)是階梯波疊加線路使用的功率開關(guān)較多，其中還有些線路形式還要求有多組直流電源輸入。這給太陽能電池方陣的分組與接線和蓄電池的均衡充電均帶來麻煩。此外階梯波電壓對(duì)收音機(jī)和某些通訊設(shè)備仍有一些高頻干擾。當(dāng)前9頁，總共56頁。（3）正弦波逆變器

正弦波逆變器輸出的電壓波形為正弦波正弦波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是：輸出波形好，失真度很低，對(duì)收音機(jī)及通訊設(shè)備干擾小，噪聲低。此外，保護(hù)功能齊全，整機(jī)效率高。

缺點(diǎn)是：線路相對(duì)復(fù)雜，對(duì)維修技術(shù)要求高，價(jià)格昂貴。按隔離方式光伏逆變器可分為：（1）獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器

獨(dú)立逆變器包括邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號(hào)電源，陰極保護(hù)，太陽能路燈等帶有蓄電池的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)前10頁，總共56頁。（2）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。通過光伏組件將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后轉(zhuǎn)換后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。逆變器的特點(diǎn)：逆變器的主要特點(diǎn)包括：當(dāng)前11頁，總共56頁。（1）要求具有較高的效率由于目前太陽能電池的價(jià)格偏高，為了最大限度的利用太陽能電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變器的效率。（2）要求具有較高的可靠性目前光伏電站系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護(hù)功能，如：輸入直流極性接反保護(hù)、交流輸出短路保護(hù)、過熱、過載保護(hù)等。（3）要求輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍由于太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度變化而變化。特別是當(dāng)蓄電池老化時(shí)其端電壓的變化范圍很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在10V~16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作。

當(dāng)前12頁，總共56頁。光伏逆變器的工作原理：逆變裝置的核心，是逆變開關(guān)電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，來完成逆變的功能。逆變器簡單原理圖當(dāng)前13頁，總共56頁。幾種逆變技術(shù)分析1.低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)此技術(shù)可以分為：方波逆變、階梯合成逆變、脈寬調(diào)制逆變?nèi)N，但這三種逆變器的共同點(diǎn)都是用來實(shí)現(xiàn)電器隔離和調(diào)整變壓比的變壓器工作頻率等于輸出電壓頻率，所以稱為低頻環(huán)節(jié)逆變器，該電路結(jié)構(gòu)由工頻或高頻逆變器、工頻變壓器以及輸入、輸出濾波器構(gòu)成，如圖1所示，具有電路結(jié)構(gòu)簡潔、單級(jí)功率變換、變換效率高等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有變壓器體積和重量大、音頻噪音大等缺點(diǎn)。圖1低頻環(huán)節(jié)逆變?cè)韴D當(dāng)前14頁，總共56頁。

2.高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)

高頻環(huán)節(jié)逆變電路如圖2所示，就是利用高頻變壓器替代低頻變壓器進(jìn)行能量傳輸、并實(shí)現(xiàn)變流裝置的一、二次側(cè)電源之間的電器隔離，從而減小了變壓器的體積和重量，降低了音頻噪音，此外逆變器還具有變換效率高、輸出電壓紋波小等優(yōu)點(diǎn)。此類技術(shù)中也有不用變壓器隔離的，在逆變器前面直接用一級(jí)高頻升壓環(huán)節(jié)，這級(jí)高頻環(huán)節(jié)可以提高逆變側(cè)的直流電壓，使得逆變器輸出與電網(wǎng)電壓相當(dāng)，但是這樣方式?jīng)]有實(shí)現(xiàn)輸入輸出的隔離，比較危險(xiǎn)，相比這兩種技術(shù)來講，高頻環(huán)節(jié)的逆變器比低頻逆變器技術(shù)難度高、造價(jià)高、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖2高頻環(huán)節(jié)逆變?cè)韴D當(dāng)前15頁，總共56頁。單相逆變電路拓?fù)涞慕榻B：

實(shí)現(xiàn)逆變有很多種典型的電路拓?fù)洌饕型仆炷孀兺負(fù)?、半橋逆變拓?fù)洹⑷珮蚰孀兺負(fù)淙N，下文將對(duì)這三種拓?fù)溥M(jìn)行介紹。推挽逆變拓?fù)洌簣D3所示的推挽電路只用兩個(gè)開關(guān)元器件，比全橋電路少用了一半的開關(guān)器件，可以提高能量利用率，另外驅(qū)動(dòng)電路具有公共地，驅(qū)動(dòng)簡單，適用原邊電壓比較低的場合，但由于本身電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推挽電路拓?fù)錈o法輸出正弦電壓波形，只能輸出方波電壓波形，適用于1KW以下的方波電壓方案。圖3推挽逆變?cè)韴D當(dāng)前16頁，總共56頁。半橋逆變拓?fù)洌簣D4所示的半橋逆變電路，其功率開關(guān)元器件也比較少，結(jié)構(gòu)簡單，但主電路交流輸出的電壓幅值僅為ui/2，在同等容量下，其功率開關(guān)的額定電流為全橋逆變電路中的功率元器件額定電流的2倍，由于分壓電容的作用，該電路還具有較強(qiáng)的抗電壓輸出不平衡能力。

圖4半橋逆變?cè)韴D當(dāng)前17頁，總共56頁。全橋逆變拓?fù)洌?/p>

圖5所示的全橋逆變電路，使用了4個(gè)開關(guān)元器件，開關(guān)端電壓為Ui，在相同的直流輸入電壓下，其最大輸出電壓是半橋逆變電路的兩倍。這就意味著在輸出相同功率的情況下，全橋逆變器輸出電流和通過開關(guān)元器件的電流均為半橋逆變電路的一半，但驅(qū)動(dòng)電路相比于前面兩種來得復(fù)雜。圖5全橋逆變電路當(dāng)前18頁，總共56頁。并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)：

上圖為并逆變器內(nèi)部功能模塊框圖。光伏輸入在逆變器直流側(cè)匯總，升壓電路將輸入直流電壓提高到逆變器所需的值。MPP跟蹤器保證光伏陣列產(chǎn)生直流電能能最大程度地被逆變器所使用。IGBT全橋電路將直流電轉(zhuǎn)換成交流電壓和電流。保護(hù)功能電路在逆變器運(yùn)行過程中監(jiān)測運(yùn)行狀況，在非正常工作條件下可觸發(fā)內(nèi)部繼電器從而保護(hù)逆變器內(nèi)部元器件免受損壞。當(dāng)前19頁，總共56頁。逆變器的控制方案：

逆變器的控制方法主要有采用經(jīng)典控制理論的控制策略和采用現(xiàn)代控制理論的控制策略兩種。（1）經(jīng)典控制理論的控制策略

1、電壓均值反饋控制他是給定一個(gè)電壓均值，反饋采樣輸出電壓的均值，兩者相減得到一個(gè)誤差，對(duì)誤差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，去控制輸出。他是一個(gè)恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是輸出可以達(dá)到無凈差，缺點(diǎn)是快速性不好。2、電壓單閉環(huán)瞬時(shí)值反饋控制電壓單閉環(huán)瞬時(shí)值反饋控制采用的電壓瞬時(shí)值給定，輸出電壓瞬時(shí)值反饋，對(duì)誤差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，去輸出控制。他是一個(gè)隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于積分環(huán)節(jié)存在相位滯后，系統(tǒng)不可能達(dá)到無凈差，所以這種控制方法的穩(wěn)態(tài)誤差比較大，但快速性比較好。3、電壓單閉環(huán)瞬時(shí)值和電壓均值相結(jié)合的控制方法由于電壓瞬時(shí)值單閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差比較大，而電壓均值反饋誤差比較小，可以再PI控制的基礎(chǔ)上再增設(shè)一個(gè)均值電壓反饋，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

當(dāng)前20頁，總共56頁。4、電壓電流雙閉環(huán)瞬時(shí)控制電壓單閉環(huán)控制在抵抗負(fù)載擾動(dòng)方面的缺點(diǎn)與直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制比較類似，具體表現(xiàn)在只有當(dāng)負(fù)載（電流、轉(zhuǎn)矩）擾動(dòng)的影響最終在系統(tǒng)輸出端（電壓、轉(zhuǎn)速）表現(xiàn)出來后，控制器才開始有反應(yīng)，基于這一點(diǎn)，可以再電壓外環(huán)基礎(chǔ)上加一個(gè)電流內(nèi)環(huán)，利用電流內(nèi)環(huán)快速，及時(shí)的抗擾性來抑制負(fù)載波動(dòng)的影響，同時(shí)由于電流內(nèi)環(huán)對(duì)被控對(duì)象的改造作用，使得電壓外環(huán)調(diào)節(jié)可以大大的簡化。（2）現(xiàn)代控制理論的控制策略：1、多變量狀態(tài)反饋控制多變量狀態(tài)反饋控制的優(yōu)點(diǎn)在于可以大大改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，因?yàn)樗梢匀我獾呐渲孟到y(tǒng)的極點(diǎn)，但是建立逆變器的狀態(tài)模型時(shí)很難將負(fù)載的動(dòng)態(tài)特性考慮在內(nèi)，所以，狀態(tài)反饋只能針對(duì)空載或假定負(fù)載進(jìn)行，對(duì)此應(yīng)采用負(fù)載電流前饋補(bǔ)償，預(yù)先進(jìn)行魯棒性分析，才能使系統(tǒng)有好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。2、無差拍控制無差拍控制的基本思想是將給定的正弦參考波形等間隔的劃分成若干個(gè)周期，根據(jù)每個(gè)采樣周期的起始值采用預(yù)測算法計(jì)算出在采樣結(jié)束時(shí)當(dāng)前21頁，總共56頁。負(fù)載應(yīng)輸出的值，通過合理計(jì)算這個(gè)值的大小使系統(tǒng)輸出在采樣周期結(jié)束時(shí)與參考波形完全重合，沒有任何相位和幅值偏差。3、滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制是一種非線性的控制方法。他的基本思想是利用某種不連續(xù)的開關(guān)控制策略來強(qiáng)迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著某一設(shè)計(jì)好的滑模面運(yùn)動(dòng)。滑模變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化和外部擾動(dòng)不敏感，具有較強(qiáng)的魯棒性。然而，對(duì)逆變電源系統(tǒng)來說，要確定一個(gè)理想的滑模面是很困難的。并且，在用數(shù)字式方法來實(shí)現(xiàn)這種控制方式時(shí)，開關(guān)頻率必須足夠高。4、模糊控制模糊控制屬于智能控制的范疇，與傳統(tǒng)的控制方式相比，智能控制最大的優(yōu)點(diǎn)是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，它是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段，主要用來處理哪些對(duì)象不確定性，高度非線性的問題。5、重復(fù)控制重復(fù)控制是根據(jù)內(nèi)膜原理，對(duì)指令和擾動(dòng)信號(hào)均設(shè)了一個(gè)內(nèi)膜，因此可以達(dá)到輸出無凈差，缺點(diǎn)是：動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較慢，且需要比較大的內(nèi)存。當(dāng)前22頁，總共56頁。正弦脈寬調(diào)制技術(shù)：采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。如果把一個(gè)正弦半波分成N等分，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸包圍的面積，用與它等面積的等高而不等寬的矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等分的中點(diǎn)重合，根據(jù)沖量相等，效果相同的原理，這樣的一系列的矩形脈沖與正弦半波是等效的，對(duì)于正弦波的負(fù)半周也可以用同樣的方法得到PWM波形。像這樣的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形就是SPWM波。SPWM有兩種控制方式，一種是單極式，一種雙極式，兩種控制方式調(diào)制方法相同，輸出基本電壓的大小和頻率也都是通過改變正弦參考信號(hào)的幅值和頻率而改變的，只是功率開關(guān)器件通斷的情況不一樣，采用單極式控制時(shí)，正弦波的半個(gè)周期內(nèi)每相只有一個(gè)開關(guān)元器件開通或關(guān)斷，而雙極式控制時(shí)逆變器同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)器件交替通斷，處于互補(bǔ)工作方式，雙極式比單極式調(diào)制輸出的電流變化率較大，外界干擾較強(qiáng)。當(dāng)前23頁，總共56頁。單相橋式SPWM逆變電源采用單極式倍頻調(diào)制方式時(shí)的輸出SPWM波形如圖6所示，它是采用2個(gè)相位相反的而幅值相等的三角波與一正弦波相比較，可看成將三角載波進(jìn)行全波整流（將虛線三角波沿X軸往上翻）,再由正弦波進(jìn)行調(diào)制，得到了2個(gè)二階SPWM波，使2個(gè)二階SPWM波相減，就可得到三階SPWM波，即在調(diào)制波正半周，三階SPWM波主要由Ug1和Ug3相減得到，在調(diào)制波的負(fù)半周，三階SPWM波主要由Ug2和Ug4相減得到。圖6單極性倍頻式SPWM控制波形當(dāng)前24頁，總共56頁。光伏陣列工作點(diǎn)跟蹤控制：光伏陣列工作點(diǎn)的控制主要有恒電壓控制（CVT）和MPPT這2種方式。CVT是通過將光伏陣列端電壓穩(wěn)定于某個(gè)值的方法,確定系統(tǒng)功率點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是控制簡單,系統(tǒng)穩(wěn)定性好。但當(dāng)溫度變化較大時(shí),CVT方式下的伏陣列工作點(diǎn)將偏離最大功率點(diǎn)。MPPT是當(dāng)前較廣泛采用的光伏陣列功率點(diǎn)控制策略。它通過實(shí)時(shí)改變系統(tǒng)的工作狀態(tài),跟蹤陣列的最大工作點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率輸出。它是一種自主尋優(yōu)方式,動(dòng)態(tài)性能較好,但穩(wěn)定性不如CVT。其常用方法有“上山”法、干擾觀察法、電導(dǎo)增量法等?，F(xiàn)在對(duì)MPPT的研究集中在簡單、高穩(wěn)定性的控制算法實(shí)現(xiàn)上,如最優(yōu)梯度法、模糊邏輯控制法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法等,也都取得了較顯著的跟蹤控制效果。當(dāng)前25頁，總共56頁。逆變器對(duì)于孤島效應(yīng)的檢測及控制：逆變器直接并網(wǎng)時(shí),除了應(yīng)具有基本的保護(hù)功能外,還應(yīng)具備防孤島效應(yīng)的特殊功能。從用電安全與電能質(zhì)量考慮,孤島效應(yīng)是不允許出現(xiàn)的；孤島發(fā)生時(shí)必須快速、準(zhǔn)確地切除并網(wǎng)逆變器，由此引出了對(duì)于孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測的控制。孤島效應(yīng)的檢測一般分成被動(dòng)式與主動(dòng)式。被動(dòng)式檢測是利用電網(wǎng)監(jiān)測狀態(tài)如電壓、頻率、相位等作為判斷電網(wǎng)是否故障的依據(jù)。如果電網(wǎng)中負(fù)載正好與逆變器輸出匹配,被動(dòng)法將無法檢測到孤島的發(fā)生。主動(dòng)檢測法則是通過電力逆變器定時(shí)產(chǎn)生干擾信號(hào),以觀察電網(wǎng)是否受到影響作為判斷依據(jù),如脈沖電流注入法、輸出功率變化檢測法、主動(dòng)頻率偏移法和滑模頻率偏移法等。它們?cè)趯?shí)際并網(wǎng)逆變器中都有所應(yīng)用,但也存在著各自的不足。當(dāng)電壓幅值和頻率變化范圍小于某一值時(shí),頻率偏移法無法檢測到孤島效應(yīng),即存在“檢測盲區(qū)。輸出功率變化檢測法雖不存在“檢測盲區(qū)”,然而光伏并網(wǎng)系統(tǒng)受到光照強(qiáng)度等影響,其光伏輸出功率隨時(shí)在波動(dòng),對(duì)逆變器加入有功功率擾動(dòng),將會(huì)降低光伏陣列和逆變系統(tǒng)的效率。為了解決這個(gè)問題,光伏并網(wǎng)的有功和無功綜合控制方法經(jīng)常被提出來。隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用,當(dāng)多個(gè)逆變器同時(shí)并網(wǎng)時(shí),不同逆變器輸出的變化非常大,從而導(dǎo)致上述方法可能失效。因此,研究多逆變器的并網(wǎng)通信、協(xié)同控制已成為其孤島效應(yīng)檢測與控制的研究趨勢。當(dāng)前26頁，總共56頁。鎖相環(huán)控制技術(shù)：在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)電壓的相位和頻率以控制并網(wǎng)逆變器，使其輸出電流與電網(wǎng)電壓相位及頻率保持同步，即同步鎖相。同步鎖相是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其控制精確度直接影響到系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行性能。倘若鎖相環(huán)電路不可靠，在逆變器與電網(wǎng)并網(wǎng)工作切換中會(huì)產(chǎn)生逆變器與電網(wǎng)之間的環(huán)流，對(duì)設(shè)備造成沖擊，縮短設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還將損壞設(shè)備。目前，對(duì)基于DSP的數(shù)字鎖相環(huán)的應(yīng)用較多。當(dāng)前27頁，總共56頁。光伏逆變器的主要技術(shù)指標(biāo)：１．輸出電壓的穩(wěn)定度在光伏系統(tǒng)中，太陽電池發(fā)出的電能先由蓄電池儲(chǔ)存起來，然后經(jīng)過逆變器逆變成220V或380V的交流電。但是蓄電池受自身充放電的影響，其輸出電壓的變化范圍較大，如標(biāo)稱12V的蓄電池，其電壓值可在10．8～14．4V之間變動(dòng)(超出這個(gè)范圍可能對(duì)蓄電池造成損壞)。對(duì)于一個(gè)合格的逆變器，輸入端電壓在這個(gè)范圍內(nèi)變化時(shí)，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓的變化量應(yīng)不超過額定值的±5％，同時(shí)當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí)，其輸出電壓偏差不應(yīng)超過額定值的±10％。２．輸出電壓的波形失真度對(duì)正弦波逆變器，應(yīng)規(guī)定允許的最大波形失真度(或諧波含量)。通常以輸出電壓的總波形失真度表示，其值應(yīng)不超過5％(單相輸出允許l0％)。由于逆變器輸出的高次諧波電流會(huì)在感性負(fù)載上產(chǎn)生渦流等附加損耗，如果逆變器波形失真度過大，會(huì)導(dǎo)致負(fù)載部件嚴(yán)重發(fā)熱，不利于電氣設(shè)備的安全，并且嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)前28頁，總共56頁。３．額定輸出頻率

對(duì)于包含電機(jī)之類的負(fù)載，如洗衣機(jī)、電冰箱等，由于其電機(jī)最佳頻率工作點(diǎn)為50Hz，頻率過高或者過低都會(huì)造成設(shè)備發(fā)熱，降低系統(tǒng)運(yùn)行效率和使用壽命，所以逆變器的輸出頻率應(yīng)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，通常為工頻50Hz，正常工作條件下其偏差應(yīng)在±l％以內(nèi)。

４．負(fù)載功率因數(shù)表征逆變器帶感性負(fù)載或容性負(fù)載的能力。正弦波逆變器的負(fù)載功率因數(shù)為0．7～0．9，額定值為0．9。在負(fù)載功率一定的情況下，如果逆變器的功率因數(shù)較低，則所需逆變器的容量就要增大，一方面造成成本增加，同時(shí)光伏系統(tǒng)交流回路的視在功率增大，回路電流增大，損耗必然增加，系統(tǒng)效率也會(huì)降低。

５．逆變器效率逆變器的效率是指在規(guī)定的工作條件下，其輸出功率與輸入功率之比，以百分?jǐn)?shù)表示，一般情況下，光伏逆變器的標(biāo)稱效率是指純阻負(fù)載，80％負(fù)載情況下的效率。

由于光伏系統(tǒng)總體成本較高，當(dāng)前29頁，總共56頁。因此應(yīng)該最大限度地提高光伏逆變器的效率，降低系統(tǒng)成本，提高光伏系統(tǒng)的性價(jià)比。目前主流逆變器標(biāo)稱效率在80％～95％之間，對(duì)小功率逆變器要求其效率不低于85％。在光伏系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，不但要選擇高效率的逆變器，同時(shí)還應(yīng)通過系統(tǒng)合理配置，盡量使光伏系統(tǒng)負(fù)載工作在最佳效率點(diǎn)附近。6、額定輸出電流(或額定輸出容量)表示在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)范圍內(nèi)逆變器的額定輸出電流。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額定輸出容量，其單位以ＶＡ或ｋＶＡ表示。逆變器的額定容量是當(dāng)輸出功率因數(shù)為１（即純阻性負(fù)載）時(shí)，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。7、保護(hù)措施一款性能優(yōu)良的逆變器，還應(yīng)具備完備的保護(hù)功能或措施，以應(yīng)對(duì)在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的各種異常情況，使逆變器本身及系統(tǒng)其他部件免受損傷。當(dāng)前30頁，總共56頁。(1)輸入欠壓保戶：當(dāng)輸入端電壓低于額定電壓的85％時(shí)，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。(2)輸入過壓保戶：當(dāng)輸入端電壓高于額定電壓的130％時(shí)，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。(3)過電流保護(hù)：逆變器的過電流保護(hù)，應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時(shí)及時(shí)動(dòng)作，使其免受浪涌電流的損傷。當(dāng)工作電流超過額定的150％時(shí)，逆變器應(yīng)能自動(dòng)保護(hù)。(4)輸出短路保戶逆變器短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)不超過0．5s。(5)輸入反接保護(hù)：當(dāng)輸入端正、負(fù)極接反時(shí)，逆變器應(yīng)有防護(hù)功能和顯示。當(dāng)前31頁，總共56頁。(6)防雷保護(hù)：逆變器應(yīng)有防雷保護(hù)。(7)過溫保護(hù)等。另外，對(duì)無電壓穩(wěn)定措施的逆變器，逆變器還應(yīng)有輸出過電壓防護(hù)措施，以使負(fù)載免受過電壓的損害。8．起動(dòng)特性表征逆變器帶負(fù)載起動(dòng)的能力和動(dòng)態(tài)工作時(shí)的性能。逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動(dòng)。9．噪聲當(dāng)前32頁，總共56頁。電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及風(fēng)扇等部件均會(huì)產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運(yùn)行時(shí)，其噪聲應(yīng)不超過８０ｄＢ，小型逆變器的噪聲應(yīng)不超過６５ｄＢ。當(dāng)前33頁，總共56頁。光伏逆變器的簡單選型：逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿足最大負(fù)荷下設(shè)備對(duì)電功率的要求。對(duì)于以單一設(shè)備為負(fù)載的逆變器，其額定容量的選取較為簡單。當(dāng)用電設(shè)備為純阻性負(fù)載或功率因數(shù)大于0．9時(shí)，選取逆變器的額定容量為用電設(shè)備容量的1．1～1．15倍即可。同時(shí)逆變器還應(yīng)具有抗容性和感性負(fù)載沖擊的能力。對(duì)一般電感性負(fù)載，如電機(jī)、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、大功率水泵等，在起動(dòng)時(shí)，其瞬時(shí)功率可能是其額定功率的5～6倍，此時(shí)，逆變器將承受很大的瞬時(shí)浪涌。針對(duì)此類系統(tǒng)，逆變器的額定容量應(yīng)留有充分的余量，以保證負(fù)載能可靠起動(dòng)，高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負(fù)荷起動(dòng)而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全，有時(shí)需采用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)的方式。另外，逆變器還要有一定的過載能力，當(dāng)輸入電壓與輸出功率為額定值，環(huán)境溫度為25℃時(shí)，逆變器連續(xù)可靠工作時(shí)間應(yīng)不低于4h；當(dāng)輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的125％時(shí)，逆變器安全工作時(shí)間應(yīng)不低于lmin；當(dāng)輸入電壓為額定值，輸出功率為額定值的150％時(shí)，逆變器安全工作時(shí)間應(yīng)不低于10s當(dāng)前34頁，總共56頁。應(yīng)用舉例：

光伏系統(tǒng)中主要負(fù)載是150W的電冰箱，正常工作時(shí)選擇額定容量為180w的交流逆變器即能可靠工作，但是由于電冰箱是感性負(fù)載，在起動(dòng)瞬間其功率消耗可達(dá)額定功率的5～6倍之多，因此逆變器的輸出功率在負(fù)載起動(dòng)時(shí)可達(dá)到800W，考慮到逆變器的過載能力，選用500W逆變器即能可靠工作。當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)負(fù)載時(shí)，逆變器容量的選取還應(yīng)考慮幾個(gè)用電負(fù)載同時(shí)工作的可能性，即“負(fù)載同時(shí)系數(shù)”。當(dāng)前35頁，總共56頁。光伏逆變器的安裝注意事項(xiàng)及維護(hù)：逆變器安裝維修的注意事項(xiàng)：1、在安裝前首先應(yīng)該檢查逆變器是否在運(yùn)輸過程中有無損壞。2、在選擇安裝場地時(shí)，應(yīng)該保證周圍內(nèi)沒有任何其他電力電子設(shè)備的干擾。3、在進(jìn)行電氣連接之前，務(wù)必采用不透光材料將光伏電池板覆蓋或斷開直流側(cè)斷路器。暴露于陽光，光伏陣列將會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓。4、所有安裝操作必須且僅由專業(yè)技術(shù)人員完成。5、光伏系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)中所使用線纜必須連接牢固，良好絕緣以及規(guī)格合適。6、所有的電氣安裝必須滿足當(dāng)?shù)匾约皣译姎鈽?biāo)準(zhǔn)。7、僅當(dāng)?shù)玫疆?dāng)?shù)仉娏Σ块T許可后并由專業(yè)技術(shù)人員完成所有電氣連接后才可將逆變器并網(wǎng)。當(dāng)前36頁，總共56頁。8、在進(jìn)行任何維修工作前，應(yīng)首先斷開逆變器與電網(wǎng)的電氣連接，然后斷開直流側(cè)電氣連接。9、等待至少5分鐘直到內(nèi)部元件放電完畢方可進(jìn)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、避免不必要的電路板接觸。12、遵守靜電防護(hù)規(guī)范，佩戴防靜電手環(huán)。13、注意并遵守產(chǎn)品上的警告標(biāo)識(shí)。14、操作前初步目視檢查設(shè)備有無損壞或其它危險(xiǎn)狀態(tài)。15、注意逆變器熱表面。例如功率半導(dǎo)體的散熱器等，在逆變器斷電后一段時(shí)間內(nèi)，仍保持較高溫度。當(dāng)前37頁，總共56頁。光伏逆變器的安裝流程：

逆變器的總體安裝流程如圖3-1所示，安裝流程說明如表3-1所示：圖3-1安裝流程當(dāng)前38頁，總共56頁。

表3-1安裝流程說明當(dāng)前39頁，總共56頁。逆變器安裝位置的要求：1、勿將逆變器安裝在陽光直射處。否則可能會(huì)導(dǎo)致額外的逆變器內(nèi)部溫度，逆變器為保護(hù)內(nèi)部元件將降額運(yùn)行。甚至溫度過高引發(fā)逆變器溫度故障。2、選擇安裝場地應(yīng)足夠堅(jiān)固能長時(shí)間支撐逆變器的重量。3、所選擇安裝場地環(huán)境溫度為-25°C~50°C，安裝環(huán)境清潔。4、所選擇安裝場地環(huán)境濕度不超過95%，且無凝露5、逆變器前方應(yīng)留有足夠間隙使得易于觀察數(shù)據(jù)以及維修。6、盡量安裝在遠(yuǎn)離居民生活的地方，其運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一些噪聲。7、安裝地方確保不會(huì)晃動(dòng)。當(dāng)前40頁，總共56頁。電氣連接:1、所有的電氣安裝必須符合當(dāng)?shù)仉姎獍惭b標(biāo)準(zhǔn)。2、確保交流側(cè)和直流側(cè)的斷路器都處于斷開狀態(tài)。3、在進(jìn)行連接過程應(yīng)選擇不同顏色線纜以作區(qū)別。如正極連接器連接紅色線纜，負(fù)極連接器連接藍(lán)色線纜。4、為保證各路光伏組串之間的平衡，所選擇的各路直流線纜應(yīng)具有相同的橫截面積。5、在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，所有非載流金屬部件和設(shè)備