微型逆變器研究報(bào)告

微型逆變器有關(guān)資料目錄一、微型逆變器（一）微型逆變器介紹什么是微型逆變器？其發(fā)展歷程如何？為什么會(huì)出現(xiàn)此種產(chǎn)品？應(yīng)當(dāng)如何使用（與否要與其它產(chǎn)品配套使用）？最先是由誰研發(fā)出來的？與否是某些公司的研發(fā)成果？還是國家的研究機(jī)構(gòu)研發(fā)出來的？現(xiàn)在的研究狀況如何？與否已可達(dá)成批量生產(chǎn)？現(xiàn)在有哪些廠家（簡要列舉，在背面再具體介紹）？概述：普通太陽能光伏系統(tǒng)都是由許多緊密相連的太陽能電池板構(gòu)成。這些電池板先分組串聯(lián)，再將不同的串聯(lián)電池組并聯(lián)起來形成電池陣列。（這樣，當(dāng)有局部陰影或碎礫等遮蔽光伏系統(tǒng)時(shí)，存在著如果有因日照不均以及特性不均等造成輸出功率下降的模塊，整體的輸出功率就會(huì)大幅減少的問題。如果串聯(lián)中的任何某個(gè)電池發(fā)生故障，也會(huì)造成整個(gè)電池組失效。）太陽能電池板陣列產(chǎn)生的直流電流到位于電池板側(cè)旁的逆變器。逆變器有兩個(gè)基本功效：首先是為完畢DC/AC轉(zhuǎn)換的電流連接到\o"電網(wǎng)"電網(wǎng)，另首先是找出最佳的操作點(diǎn)以優(yōu)化太陽能光伏系統(tǒng)的效率。對于特定的太陽光輻射、溫度及電池類型，太陽能光伏系統(tǒng)都對應(yīng)有唯一的最佳電壓及電流，從而使\o"光伏"光伏系統(tǒng)產(chǎn)生最大的能量。如果光伏系統(tǒng)在非最佳電壓及電流水平下運(yùn)行，系統(tǒng)的效率就非常低，白白浪費(fèi)采集太陽能的良機(jī)。太陽能光伏微型逆變器是一種轉(zhuǎn)換\o"直流"直流從單一\o"太陽能電池組件"太陽能電池組件至\o"交流電"交流電的裝置。微型逆變器的直流電源轉(zhuǎn)換是從一種單一的太陽能模塊交流，各個(gè)太陽能電池模塊配備逆變器及轉(zhuǎn)換器功效，每塊組件可單獨(dú)進(jìn)行電流的轉(zhuǎn)化，因此這被稱之為“微型逆變器”及“微型轉(zhuǎn)換器”。微型逆變器能夠在面板級(jí)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），擁有超越中央逆變器的優(yōu)勢。這樣能夠通過對各模塊的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化，使得整體的輸出功率最大化。另外，與通信功效組合，還可用于監(jiān)視各個(gè)模塊的狀態(tài)，檢測出出現(xiàn)故障的模塊。歷程：在大規(guī)模布署的太陽能并網(wǎng)發(fā)電廠中，光伏電池板的數(shù)量很大，為此，TI公司提出了“微型逆變器”的概念，它既能夠在較寬的范疇內(nèi)掃描各個(gè)獨(dú)立的太陽能電池板的峰值功率點(diǎn)，避免把局部峰值作為MPP點(diǎn)，同時(shí)，又能夠提高最大功率點(diǎn)輸出跟蹤的效率。TI提出的這種系統(tǒng)的架構(gòu)對于DC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/AC轉(zhuǎn)換器以及控制器、\o"通信"通信\o"接口"接口的需求也非常大。在過去的幾年里，美國國家半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室的研究人員始終在主動(dòng)研究太陽能發(fā)電系統(tǒng)的效率問題。一種解決方案就是所謂的“微型逆變器”。可是，影響光伏系統(tǒng)的核心因素是可靠性、成本和效率。微型逆變器并不能全方面地平衡這幾個(gè)核心因素。過去，太陽能電池板被定為無源電子組件，重要因素是太陽能電池板沒有包含任何含有智能及可靠的有源電子組件。但這種狀況現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生變化。另外，當(dāng)考慮到成本和效率因素時(shí)，更沒必要為每塊電池板都加裝電網(wǎng)\o"接口"接口。事實(shí)上，現(xiàn)行光伏系統(tǒng)迫切需要優(yōu)化功效。而這個(gè)功效可通過若干個(gè)可靠及精密的\o"集成電路"集成電路來實(shí)現(xiàn)。憑借50年的集成電路開發(fā)和銷售經(jīng)驗(yàn)，美國國家半導(dǎo)體將微型優(yōu)化器的專業(yè)知識(shí)帶到太陽能領(lǐng)域。，美國國家半導(dǎo)體公司宣布推出太陽能產(chǎn)業(yè)有史以來首款光電板專用的SolarMagic芯片組。這宣布了“智能型太陽能發(fā)電系統(tǒng)”全新時(shí)代的來臨。普通的太陽能光伏系統(tǒng)架構(gòu)都極易受到實(shí)際操作環(huán)境的影響。例如只要幾塊電池板有陰影或樹葉遮蔽，整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量便會(huì)大幅地下跌。具體來說，只要有10%的電池板面積被遮蓋，系統(tǒng)的總發(fā)電量便會(huì)下跌50%。并且隨著時(shí)間的推移，被遮蔽的電池板面積會(huì)越來越大，太陽能系統(tǒng)的效率會(huì)受到嚴(yán)重的影響。采用SolarMagic技術(shù)則可將挽回57%的發(fā)電損失。從發(fā)電系統(tǒng)的角度來看，光伏并網(wǎng)在技術(shù)上的重點(diǎn)在于下列兩個(gè)方面。一是從光伏系統(tǒng)的角度來看，光伏行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是太陽能面板的陰影問題。二是從功率器件的角度來看，由于重要的光伏系統(tǒng)廠商擁有各自的光伏逆變應(yīng)用專利拓?fù)洌雽?dǎo)體供應(yīng)商必須開發(fā)專用的產(chǎn)品。例如，由于需要提高輸入電壓以獲得更高的效率，因此必須使用650V或以上\o"IC庫存:MOSFET"MOSFET/\o"IC庫存:IGBT"IGBT。另外也需要使用SiCSBD作為成套\o"技術(shù)資料:解決方案"解決方案。另外，要擴(kuò)大10kW以上市場份額，就必須使用\o"IC庫存:IGBT"IGBT/SPM模塊。對于10kW下列并網(wǎng)光伏逆變器解決方案，飛兆半導(dǎo)體提供場截止（FS）\o"IC庫存:IGBT"IGBT和SupreMOS\o"IC庫存:MOSFET"MOSFET器件，含有進(jìn)入這一高性能市場合需的低EOFF優(yōu)勢和高可靠性。對于微型逆變器，飛兆半導(dǎo)體擁有中檔電壓\o"IC庫存:MOSFET"MOSFET和SupreMOS技術(shù)，可為這類應(yīng)用提供卓越性能。除了功率半導(dǎo)體之外，對各模塊的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化的控制\o"IC"IC，以及傳遞各模塊狀況的通信IC的重要性也將日益提高。微\o"控制器"控制器要運(yùn)行MPPT\o"算法"算法，以調(diào)節(jié)\o"太陽能電池板"太陽能電池板的方向、輸出的直流電壓和電流，使之獲得峰值功率輸出，就需要采用微控制器以及\o"傳感器"傳感器來跟蹤太陽方位角以及高度角。（二）微型逆變器的核心技術(shù)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）以及MPPT算法智能調(diào)節(jié)太陽能發(fā)電板的工作電壓，使太陽能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點(diǎn)，從而提高了對太陽能板發(fā)電功率的運(yùn)用率。MPPT算法重要有三種：擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法和恒定電壓法。擾動(dòng)觀察法(P&O)最為常見。該算法以特定方向?qū)ぷ麟妷哼M(jìn)行微擾，然后對dP/dV進(jìn)行采樣。如果dP/dV為正，則算法懂得其朝MPP方向調(diào)節(jié)了電壓。然后，繼續(xù)以該方向調(diào)節(jié)電壓，直到dP/dV為負(fù)。電導(dǎo)增量(INC)法使用PV陣列的增量電導(dǎo)dI/dV來計(jì)算dP/dV的符號(hào)。相比P&O，INC快速追蹤變化的光照條件更加精確。然而，與P&O相似，它會(huì)產(chǎn)生振蕩，并會(huì)在快速變化的空氣條件影響下變得混亂不清。另一種缺點(diǎn)是，其高復(fù)雜性增加了計(jì)算時(shí)間，并減少了采樣頻率。第三種辦法是恒定電壓法，其運(yùn)用這樣一種事實(shí)：普通而言，VMPP/VOC的比約等于0.76。這種辦法所出現(xiàn)的問題在于它規(guī)定立刻設(shè)立PV陣列電流為0來測量陣列的開路電壓。這樣，陣列的工作電壓便被設(shè)立為這一測量值的76%。但是，在這期間，陣列被斷開，浪費(fèi)掉了有效能源。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，76%開電路電壓是一種非常靠近值的同時(shí)，它卻并非總是與MPP一致。由于沒有一種能夠成功地滿足全部慣用情景規(guī)定的MPPT算法，因此許多設(shè)計(jì)人員都會(huì)走某些彎路，它們對系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境條件評定然后選擇最佳的算法。事實(shí)上，有許多MPPT算法能夠用，并且太陽能板廠商提供其自己的算法也很常見。對于某些便宜的控制器來說，執(zhí)行MPPT算法會(huì)是一項(xiàng)難以完畢的任務(wù)。由于，除MCU的正?？刂乒πб酝猓惴ㄟ€規(guī)定這些控制器擁有高性能的計(jì)算能力。先進(jìn)的32位實(shí)時(shí)微控制器（例如：TIC平臺(tái)中的某些微控制器）就合用于眾多太陽能應(yīng)用。二、廠家動(dòng)態(tài)（一）國外公司1、SMA公司（德國）（1）基本狀況SMA是光伏逆變器的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品應(yīng)用遍及全球，已經(jīng)在全世界四大洲的九個(gè)國家設(shè)立了分公司。SMA并網(wǎng)和獨(dú)立運(yùn)行逆變器在中國的應(yīng)用已有七年多的時(shí)間，截至現(xiàn)在，已經(jīng)在涉及香港和臺(tái)灣在內(nèi)的二十多個(gè)省市地區(qū)完畢了五百多個(gè)項(xiàng)目。，SMA公司光伏逆變器銷售量達(dá)成了3400兆瓦，約占世界逆變器總銷售量的40%，發(fā)明了高達(dá)9.34億歐元的銷售額，持續(xù)幾年保持著超出100%的增加速度，且在將來數(shù)年仍會(huì)保持強(qiáng)勁的增加態(tài)勢。（2）研發(fā)/生產(chǎn)現(xiàn)狀在微型逆變器技術(shù)方面，SMA將采用OKE的技術(shù)開發(fā)自己的產(chǎn)品線。這使得SMA成為全球唯一一家包含多個(gè)現(xiàn)存逆變器技術(shù)產(chǎn)品線的廠商，可操作多個(gè)尺寸的太陽能光伏系統(tǒng)，并采用最有的技術(shù)系統(tǒng)配備。（3）市場動(dòng)態(tài)SMASolarTechnologyAG(SMA)宣布向OKE-Services公司購置微型逆變器技術(shù)平臺(tái)。SMA計(jì)劃在此后的幾年里進(jìn)一步開發(fā)該項(xiàng)技術(shù)并最后實(shí)現(xiàn)微型逆變器的產(chǎn)業(yè)化。2、EnphaseEnergy科技有限公司（美國）（1）基本狀況太陽能微逆變器發(fā)明制造商Enphase開始微型逆變器商業(yè)化的量產(chǎn)，至今已經(jīng)售出30多萬件微型逆變器。（2）市場動(dòng)態(tài)太陽能微逆變器發(fā)明制造商Enphase能源宣布，公司最新一輪6300萬美元融資完畢。Enphase說，擁有這些資金，公司將能夠加緊產(chǎn)品開發(fā)，推出全球擴(kuò)張計(jì)劃，并加強(qiáng)其資產(chǎn)平衡性。3、Kaco新能源股份有限公司市場份額則為30%（1）基本狀況KACO是德國出名的逆變器專業(yè)生產(chǎn)廠商，是全球逆變器第二大品牌，以轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定，保質(zhì)期長等優(yōu)質(zhì)的性能深受國內(nèi)顧客的愛慕。近年來，由于光伏市場在德國的快速發(fā)展，

KACO利于自己數(shù)年逆變器研究&生產(chǎn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出總類豐富，質(zhì)量卓越的太陽能逆變器。公司逆變器銷售900MW,比前年的480MW增加近一倍，占全球市場份額為30%。（2）研發(fā)/生產(chǎn)現(xiàn)狀基于美國市場將成為繼歐洲之后，另一種太陽能需求強(qiáng)大的地區(qū)，KACO為拓展美國市場，研發(fā)出一系列的高功率太陽能逆變器產(chǎn)品，并在韓國設(shè)立高功率的研發(fā)中心，本次獲得Intertek的ETL證書，對KACO拓展美國市場帶來極大的助益。（3）市場動(dòng)態(tài)基于中國快速的\o"光伏"光伏逆變器需求，德國KACO公司近日宣布與國內(nèi)系統(tǒng)集成商昆山中洋實(shí)業(yè)聯(lián)合，起全方面進(jìn)軍中國光伏市場。正是瞄準(zhǔn)了中國正在崛起的巨大市場潛力，KACO公司決定進(jìn)一步在中國實(shí)施其全球擴(kuò)張方略，通過幾番考察，選擇位于昆山的系統(tǒng)集成商中洋實(shí)業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略合作?！皣鴥?nèi)的逆變器轉(zhuǎn)換效率，構(gòu)造工藝和逆變器的穩(wěn)定性上與國際品牌存在一定的差距，若中國\o"上網(wǎng)電價(jià)"上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼實(shí)施，逆變器的轉(zhuǎn)換效率更為重要，這是我們最后選擇中國的重要因素?！?、Fronius集團(tuán)（奧地利）（1）基本狀況

奧地利伏能士（Fronius)國際公司創(chuàng)立于1945年，1992年設(shè)立太陽能電子部進(jìn)行太陽能并網(wǎng)逆變器的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司全球營業(yè)額3.7億歐元，全年研發(fā)投入高達(dá)2500萬歐元，有效專利585件。自年起，伏能士（Fronius)公司成為太陽能并網(wǎng)逆變器世界上排名第二的生產(chǎn)商。公司總部位于奧地利，在中國授權(quán)北京綠洲合力新能源科技有限公司作為代理商負(fù)責(zé)伏能士（Fronius)公司太陽能并網(wǎng)逆變器的銷售、安裝、調(diào)試、售后服務(wù)、維修和技術(shù)支持。5、Xantrex科技有限公司（加拿大）（1）基本狀況Xantrex技術(shù)有限公司是在可再生、可編程和移動(dòng)供電市場中進(jìn)行先進(jìn)電源產(chǎn)品及系統(tǒng)開發(fā)、生產(chǎn)和營銷的全球領(lǐng)先公司，是全球太陽能和風(fēng)能逆變器市場中的三大廠商之一，含有強(qiáng)大的增加潛力：在前景廣闊的北美太陽能逆變器市場中居于領(lǐng)導(dǎo)地位。Xantrex總部位于加拿大溫哥華，在美國、德國、西班牙和英國設(shè)有工廠，在中國也成立有一家合資公司。Xantrex的高增加潛力和可實(shí)現(xiàn)的明顯協(xié)同預(yù)計(jì)能夠在發(fā)明4.70億美元的總銷售額。（二）國內(nèi)公司就中國而言，中國光伏變頻器整體公司在轉(zhuǎn)換效率、構(gòu)造工藝、做工、穩(wěn)定性上跟國外最先進(jìn)水平有一定差距，小功率技術(shù)水平基本跟國外處在相似水平。合肥陽光電源是中國最大新能源電源供應(yīng)商，產(chǎn)品涵蓋風(fēng)力、光伏、電力系統(tǒng)電源，產(chǎn)品成功運(yùn)用于國內(nèi)眾多大型示范工程，

光伏逆變器出貨量約80MW。1、合肥陽光電源（1）基本狀況合肥陽光電源有限公司是一家專注于太陽能、風(fēng)能等可再生能源電源產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)公司。重要產(chǎn)品有光伏逆變器和控制器、風(fēng)機(jī)變流器、回饋式節(jié)能負(fù)載、電力系統(tǒng)電源等，并提供系統(tǒng)解決方案的設(shè)計(jì)及技術(shù)服務(wù)，是我國最大的光伏電源產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)公司，也是我國光伏和風(fēng)力發(fā)電行業(yè)為數(shù)極少的掌握多項(xiàng)核心技術(shù)并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的公司之一。每年將不少于銷售收入10%投入研發(fā)。起到間，在國家“送電到鄉(xiāng)工程”光伏/風(fēng)能獨(dú)立電站建設(shè)項(xiàng)目中，陽光電源生產(chǎn)的光伏控制器和逆變器以最優(yōu)的性價(jià)比占領(lǐng)了國內(nèi)市場份額的70%，僅此一項(xiàng)就為公司帶來了7000多萬元的銷售收入（2）現(xiàn)狀陽光電源在保持國內(nèi)領(lǐng)先的同時(shí)，主動(dòng)拓展國際市場。產(chǎn)品先后成功應(yīng)用于上海世博會(huì)、敦煌10MW光伏電站、寧夏太陽山10MW光伏電站、杭州節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)園光伏電站、北京奧運(yùn)鳥巢、上海臨港大型光伏發(fā)電項(xiàng)目、東汽集團(tuán)風(fēng)電項(xiàng)目、內(nèi)蒙古通遼風(fēng)場項(xiàng)目、湘電集團(tuán)風(fēng)電項(xiàng)目、國家送電到鄉(xiāng)工程、南疆鐵路、廣州白云機(jī)場等眾多的國內(nèi)重大工程項(xiàng)目；產(chǎn)品現(xiàn)已通過TüV、CE、UL、DK5940、CSA、CEC等多項(xiàng)國際認(rèn)證，批量銷往意大利、西班牙、英國等歐洲國家，并遠(yuǎn)銷美洲、非洲及東南亞地區(qū)。（3）市場動(dòng)態(tài)，公司引進(jìn)外資并順利改制為中外合資公司。陽光電源始終堅(jiān)持并重視自主創(chuàng)新，先后承當(dāng)了國家“十一五”863計(jì)劃等10多個(gè)光伏、風(fēng)電領(lǐng)域的重大科研課題，獲得了一系列重大科研成果，產(chǎn)品多次彌補(bǔ)國內(nèi)空白。能源局領(lǐng)導(dǎo)李福龍對陽光電源在光伏\o"逆變器"逆變器、風(fēng)能變流器領(lǐng)域所獲得的諸多創(chuàng)新成果和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用成績表達(dá)贊賞。

三、市場分析即使微型逆變器在全球逆變器市場仍然只占有小份額。微型逆變器和分布式最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）解決方案作為光伏逆變器市場的新興領(lǐng)域，預(yù)計(jì)將會(huì)大幅增加，到的年均復(fù)合增加率可達(dá)77％。供貨量便有望超出現(xiàn)有逆變器。美國iSuppli預(yù)測，原有逆變器的供貨量為130萬～140萬臺(tái)，而微型逆變器和微型轉(zhuǎn)換器的累計(jì)供貨量將達(dá)成約800萬臺(tái)?，F(xiàn)在美國已有風(fēng)險(xiǎn)公司等多家公司對微型逆變器和微型轉(zhuǎn)換器展開開發(fā)。IR的AlbertoGuerra預(yù)測，在將來幾年中，太陽能工程的市場每年的增加率將達(dá)成20%到30%。對應(yīng)地，太陽能逆變器的價(jià)格也會(huì)隨之下降。由于逆變器的成本占整體太陽能系統(tǒng)成本的15%到20%，由于存在更大的市場需求而得到價(jià)格支持。中國政府安排預(yù)算12.7億元，\o"逆變器"逆變器補(bǔ)貼國內(nèi)光電建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目共111個(gè)，總規(guī)模為91兆瓦，示范工程分布在中國的30個(gè)省、市、自治區(qū)，重點(diǎn)向產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好、陽光資源豐富的江蘇、浙江、內(nèi)蒙、河南等省傾斜，重點(diǎn)引導(dǎo)光電建筑一體化發(fā)展，逆變器重點(diǎn)扶持技術(shù)先進(jìn)的光伏產(chǎn)品推廣應(yīng)用。為激勵(lì)可再生能源的發(fā)展,中國政府今年3月份啟動(dòng)了《有關(guān)加緊推動(dòng)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》、《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫行方法》（簡稱“屋頂計(jì)劃”）,對建筑用太陽能產(chǎn)品實(shí)施補(bǔ)貼太陽能屋頂計(jì)劃。繼“屋頂計(jì)劃”出臺(tái)4個(gè)月后，中國財(cái)政部、科技部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《有關(guān)實(shí)施金太陽示范工程的告知》，計(jì)劃在2-3年內(nèi)，政府補(bǔ)貼不低于500兆瓦的光伏發(fā)電示范項(xiàng)目，加緊中國國內(nèi)光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展。與此同時(shí)的各地政府也紛紛出臺(tái)政策刺激光伏電站的發(fā)展，杭州市提出“陽光屋頂”計(jì)劃，廣州，南昌，無錫，保定，上海紛紛提出了本地的光伏電站發(fā)展規(guī)劃，中國光伏最發(fā)達(dá)的江蘇省率先出臺(tái)了《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫行方法》，其中規(guī)定，通過3年努力，力求在全省建成光伏并網(wǎng)發(fā)電裝機(jī)容量400兆瓦。

附錄：逆變器的功效規(guī)定

太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同構(gòu)成；太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不涉及逆變器。逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，逆變器按激勵(lì)方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。重要功效是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，普通采用SPWM解決器通過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端顧客使用。有了逆變器，就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。

逆變器的類型

（一）按應(yīng)用范疇分類：

（1）普通型逆變器

直流12V或24V輸入，交流220V、50Hz輸出，功率從75W到5000W,有些型號(hào)含有交、直流轉(zhuǎn)換即UPS功效。

（2）逆變/充電一體機(jī)

在這類逆變器中，顧客能夠使用多個(gè)形式的電源為交流負(fù)載供電：有交流電時(shí)，通過逆變器使用交流電為負(fù)載供電，或?yàn)樾铍姵爻潆?；無交流電時(shí)，用蓄電池為交流負(fù)載供電。它可與多個(gè)電源結(jié)合使用：如蓄電池、發(fā)電機(jī)、太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。

（3）郵電通信專用逆變器

為郵電、通信提供高品質(zhì)的48V逆變器，其產(chǎn)品質(zhì)量好、可靠性高、模塊式（模塊為1KW）逆變器，并含有N+1冗余功效、可擴(kuò)充（功率從2KW到20KW）。

（4）航空、軍隊(duì)專用逆變器

這類逆變器為28Vdc輸入，可提供下列交流輸出：26Vac、115Vac、230Vac，其輸出頻率可為：50Hz、60Hz及400Hz,輸出功率從30VA到3500VA不等。尚有供航空專用的DC-DC轉(zhuǎn)換器及變頻器。

（二）按輸出波形分類：

（1）方波逆變器

方波逆變器輸出的交流電壓波形為方波。這類逆變器所使用的逆變線路也不完全相似，但共同的特點(diǎn)是線路比較簡樸，使用的功率開關(guān)管數(shù)量極少。設(shè)計(jì)功率普通在百瓦至千瓦之間。方波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是：線路簡樸、價(jià)格便宜、維修方便。缺點(diǎn)是由于方波電壓中含有大量高次諧波，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，對收音機(jī)和某些通訊設(shè)備有干擾。另外，這類逆變器尚有調(diào)壓范疇不夠?qū)?，保護(hù)功效不夠完善，噪聲比較大等缺點(diǎn)。

（2）階梯波逆變器

這類逆變器輸出的交流電壓波形為階梯波，逆變器實(shí)現(xiàn)階梯波輸出也有多個(gè)不同線路，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)成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)管較多，其中有些線路形式還規(guī)定有多組直流電源輸入。這給太陽電池方陣的分組與接線和蓄電池的均衡充電均帶來麻煩。另外，階梯波電壓對收音機(jī)和某些通訊設(shè)備仍有某些高頻干擾。

（3）正弦波逆變器

正弦波逆變器輸出的交流電壓波形為正弦波。正弦波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是，輸出波形好，失真度很低，對收音機(jī)及通訊設(shè)備干擾小，噪聲低。另外，保護(hù)功效齊全，整機(jī)效率高。缺點(diǎn)是：線路相對復(fù)雜，對維修技術(shù)規(guī)定高，價(jià)格較貴。

上述三種類型逆變器的分類，有助于光伏系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和顧客對逆變器進(jìn)行識(shí)別和選型。事實(shí)上，波形相似的逆變器在線路原理，使用器件及控制辦法等等方面仍有很大區(qū)別。

重要性能參數(shù)

描述逆變器性能的參量和技術(shù)條件諸多，這里僅就評價(jià)逆變器時(shí)慣用的技術(shù)參數(shù)做一扼要闡明。

a．使用環(huán)境條件

逆變器正常使用條件：海拔高度不超出1000m，空氣溫度0～+40℃。

b．直流輸入電源條件

輸入直流電壓波動(dòng)范疇：蓄電池組額定電壓值的±15%。

c．額定輸出電壓

在規(guī)定的輸入電源條件下，輸出額定電流時(shí)，逆變器應(yīng)輸出的額定電壓值。

電壓波動(dòng)范疇：單相220V±5%，三相380±5%。

d．額定輸出電流

在規(guī)定的輸出頻率和負(fù)載功率因數(shù)下，逆變器應(yīng)輸出的額定電流值。

e．額定輸出頻率

在規(guī)定的條件下，固定頻率逆變器的額定輸出頻率為50Hz：

頻率波動(dòng)范疇：50Hz±2%。

f．最大諧波含量

正弦波逆變器，在阻性負(fù)載下，輸出電壓的最大諧波含量應(yīng)≤10%。

g．過載能力

在規(guī)定的條件下，在較短時(shí)間內(nèi)，逆變器輸出超出額定電流值的能力。逆變器的過載能力應(yīng)在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)下，滿足一定的規(guī)定。

h．效率

在額定輸出電壓、輸出，乜流和規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)下，逆變器輸出有功功率與輸入有功功率(或直流功率)之比。

i．負(fù)載功率因數(shù)

逆變器負(fù)載功率因數(shù)的允許變化范疇，推薦值0.7―1.0。

j．負(fù)載的非對稱性

在10%的非對稱負(fù)載下，固定頻率的三相逆變器輸出電壓的非對稱性應(yīng)≤10%。

k．輸出電壓的不對稱度

在正常工作條件下，各相負(fù)載對稱，輸出電壓的不對稱度應(yīng)≤5%。

l．起動(dòng)特性

在正常工作條件下，逆變器在滿載負(fù)載和空載運(yùn)行條件下，應(yīng)能持續(xù)5次正常起動(dòng)。

m．保護(hù)功效

逆變器應(yīng)設(shè)立：短路保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)及缺相保護(hù)。

n．干擾與抗干擾

逆變器應(yīng)在規(guī)定的正常工作條件下，能承受普通環(huán)境下的電磁干擾。逆變器的抗干擾性能和電磁兼容性應(yīng)符合有關(guān)原則的規(guī)定。

o．噪聲

不經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器，應(yīng)≤95db；

經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器，應(yīng)≤80db。

p．顯示

逆變器應(yīng)設(shè)有交流輸出電壓、輸出電流和輸出頻率等參數(shù)的數(shù)據(jù)顯示，并有輸入帶電、通電和故障狀態(tài)的信號(hào)顯示。

擬定逆變器技術(shù)條件：

運(yùn)用微型逆變器優(yōu)化太陽能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于優(yōu)化太陽能系統(tǒng)的效率和可靠性而言，一種較新的手段是采用連接到每個(gè)太陽能板上的微型逆變器(micro-inverter)。為每塊太陽能面板配備單獨(dú)的微型逆變器使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)不停變化的負(fù)荷和天氣條件，從而能夠?yàn)閱螇K面板和整個(gè)系統(tǒng)提供最佳轉(zhuǎn)換效率。微型逆變器架構(gòu)還可簡化布線，這也就意味著更低的安裝成本。通過使消費(fèi)者的太陽能發(fā)電系統(tǒng)更有效率，系統(tǒng)“收回”采用太陽能技術(shù)的最初投資所需的時(shí)間會(huì)縮短。電源逆變器是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心電子組件。在商業(yè)應(yīng)用中，這些組件連接光伏(PV)面板、儲(chǔ)存電能的電池以及本地電力分派系統(tǒng)或公用事業(yè)電網(wǎng)。圖1顯示的是一種典型的太陽能逆變器，它把來自光伏陣列輸出的極低的直流電壓轉(zhuǎn)換成電池直流電壓、交流線路電壓和配電網(wǎng)電壓等若干種電壓。在一種典型的太陽能采集系統(tǒng)中，多個(gè)太陽能板并聯(lián)到一種逆變器，該逆變器將來自多個(gè)光伏電池的可變直流輸出轉(zhuǎn)換成干凈的50Hz或60Hz正弦波逆變電源。另外，還應(yīng)當(dāng)指出的是，圖1中的微控制器(MCU)模塊TMS320C或MSP430普通包含諸如脈寬調(diào)制(PWM)模塊和A/D轉(zhuǎn)換器等核心的片上外設(shè)。圖1：傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)包含一種太陽能逆變器，它從PV陣列接受低DC輸出電壓并產(chǎn)生AC線路電壓。設(shè)計(jì)的重要目的是盡量提高轉(zhuǎn)換效率。這是一種復(fù)雜且需重復(fù)的過程，它涉及最大功率點(diǎn)跟蹤算法(MPPT)以及執(zhí)行有關(guān)算法的實(shí)時(shí)控制器。最大化電源轉(zhuǎn)換效率未采用MPPT算法的逆變器簡樸地將光伏模塊與電池直接連接起來，迫使光伏模塊工作在電池電壓。幾乎無一例外的是，電池電壓不是采集最多可用太陽能的抱負(fù)值。

圖2闡明了典型的75W光伏模塊在25℃電池溫度下的傳統(tǒng)電流/電壓特性。虛線表達(dá)的是電壓(PVVOLTS)與功率(PVWATTS)之比。實(shí)線表達(dá)的是電壓與電流(PVAMPS)之比。如圖2所示，在12V時(shí)，輸出功率大概為53W。換句話說，通過將光伏模塊強(qiáng)制工作在12V，輸出功率被限制在約53W。但采用MPPT算法后，狀況發(fā)生了根本變化。在本例中，模塊能實(shí)現(xiàn)最大輸出功率的電壓是17V。因此，MPPT算法的職責(zé)是使模塊工作在17V，這樣一來，無論電池電壓是多少，都能從模塊獲取全部75W的功率。高效DC/DC電源轉(zhuǎn)換器將控制器輸入端的17V電壓轉(zhuǎn)換為輸出端的電池電壓。由于DC/DC轉(zhuǎn)換器將電壓從17V降至12V，本例中，支持MPPT功效的系統(tǒng)內(nèi)電池充電電流是：(VMODULE/VBATTERY)×IMODULE，或(17V/12V)×4.45A=6.30A。假設(shè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率是100％，則充電電流將增加1.85A(或42％)。即使本例假設(shè)逆變器解決的是來自單個(gè)太陽能面板的能量，但傳統(tǒng)系統(tǒng)普通是一種逆變器連接多個(gè)面板。取決于應(yīng)用的不同，這種拓?fù)洮F(xiàn)有優(yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)。MPPT算法重要有三種類型的MPPT算法：擾動(dòng)-觀察法、電導(dǎo)增量法和恒定電壓法。前兩種辦法普通稱為“爬山”法，由于它們基于以下事實(shí)：在MPP的左側(cè)，曲線呈上升趨勢(dP/dV>0)，而在MPP右側(cè)，曲線下降(dP/dV<0)。擾動(dòng)-觀察(P＆O)法是最慣用的。該算法按給定方向擾開工作電壓并采樣dP/dV。如果dP/dV為正，算法就“明白”它剛剛是在朝著MPP調(diào)節(jié)電壓。然后，它將始終朝這個(gè)方向調(diào)節(jié)電壓，直到dP/dV變負(fù)。P＆O算法很容易實(shí)現(xiàn)，但在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中，它們有時(shí)會(huì)在MPP附近產(chǎn)生振蕩。并且它們的響應(yīng)速度也慢，甚至在快速變化的氣候條件下尚有可能把方向搞反。電導(dǎo)增量(INC)法使用光伏陣列的電導(dǎo)增量dI/dV來計(jì)算dP/dV的正負(fù)。INC能比P＆O更精確地跟蹤快速變化的光輻照狀況。但與P&O同樣，它也可能產(chǎn)生振蕩并被快速變化的大氣條件所“蒙騙”。其另一種缺點(diǎn)是，增加的復(fù)雜性會(huì)延長計(jì)算時(shí)間并減少采樣頻率。第三種辦法“恒壓法”則基于以下事實(shí)：普通來說，VMPP/VOC≈0.76。該辦法的問題來源于它需要瞬間把光伏陣列的電流調(diào)為0以測量陣列的開路電壓。然后，再將陣列的工作電壓設(shè)立為該測定值的76％。但在陣列斷開期間，可用能量被浪費(fèi)掉了。人們還發(fā)現(xiàn)，即使開路電壓的76％是個(gè)較好的近似值，但也并非總是與MPP一致。由于沒有一種MPPT算法能夠成功地滿足全部常見的使用環(huán)境規(guī)定，許多設(shè)計(jì)工程師會(huì)讓系統(tǒng)先評定環(huán)境條件再選擇最適合當(dāng)時(shí)環(huán)境條件的算法。事實(shí)上，有許多MPPT算法可用，太陽能面板制造商提供他們自己算法的狀況也屢見不鮮。對便宜控制器來說，除了MCU本份的正?？刂乒π猓瑘?zhí)行MPPT算法絕非易事，該算法需要這些控制器含有高超的計(jì)算能力。諸如德州儀器C平臺(tái)系列的先進(jìn)32位實(shí)時(shí)微控制器就適合于多個(gè)太陽能應(yīng)用。電源逆變器使用單個(gè)逆變器有許多好處，其中最突出的是簡樸和低成本。采用MPPT算法和其它技術(shù)提高了單逆變器系統(tǒng)的效率，但這只是在一定程度上。根據(jù)應(yīng)用的不同，單個(gè)逆變器拓?fù)涞娜秉c(diǎn)會(huì)很明顯。最突出的是可靠性問題：只要這個(gè)逆變器發(fā)生故障，那么在該逆變器被修好或更換前，全部面板產(chǎn)生的能量都浪費(fèi)掉了。即使逆變器工作正常，單逆變器拓?fù)湟部赡軐ο到y(tǒng)效率產(chǎn)生負(fù)面影響。在大多數(shù)狀況下，為達(dá)成最高效率，每個(gè)太陽能電池板都有不同的控制規(guī)定。決定各面板效率的因素有：面板內(nèi)所含光伏電池組件的制造差別、不同的環(huán)境溫度、陰影和方位造成的不同光照強(qiáng)度(接受到的太陽原始能量)。與整個(gè)系統(tǒng)使用一種逆變器相比，為系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)太陽能電池板都配備一種微型逆變器會(huì)再次提高整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。微型逆變器拓?fù)涞闹匾锰幨?，即便其中一種逆變器出現(xiàn)故障，能量轉(zhuǎn)換仍能進(jìn)行。采用微型逆變器的其它好處涉及能夠運(yùn)用高分辨率PWM調(diào)節(jié)每個(gè)太陽能板的轉(zhuǎn)換參數(shù)。由于云朵、陰影和背陰會(huì)變化每個(gè)面板的輸出，為每個(gè)面板配備獨(dú)有的微型逆變器就允許系統(tǒng)適應(yīng)不停變化的負(fù)載狀況。這為各面板及整個(gè)系統(tǒng)都提供了最佳轉(zhuǎn)換效率。微型逆變器架構(gòu)規(guī)定每個(gè)面板都有一種專用MCU來管理能源轉(zhuǎn)換。但是，這些附加的MCU也可被用來改善系統(tǒng)和面板的監(jiān)測。例如，大型的太陽能發(fā)電場就受益于面板間的通信以協(xié)助保持負(fù)載平衡并允許系統(tǒng)管理員事先計(jì)劃有多少能量可用，以及用這些能量做什么。但是，為充足運(yùn)用系統(tǒng)監(jiān)測的好處，MCU必須集成片上通信外圍設(shè)備(CAN、SPI、UART等)方便簡化與太陽能陣列內(nèi)其它微型逆變器的接口。在許多應(yīng)用中，使用微型逆變器拓?fù)淠軌蝻@著提高系統(tǒng)整體效率。在面板級(jí)，效率有望提高30％。但由于各應(yīng)用差別很大，系統(tǒng)級(jí)改善的“平均”比例并沒多大意義。應(yīng)用分析當(dāng)評定微型變頻器在具體應(yīng)用中的價(jià)值時(shí)，應(yīng)從幾個(gè)方面考慮拓?fù)錁?gòu)造。在小型應(yīng)用中，各面板有可能面臨基本相似的光照、溫度和陰影等條件。因此，微型逆變器在提高效率方面作用有限。為使各面板工作在不同電壓以獲得最高能效，規(guī)定采用DC/DC轉(zhuǎn)換器使各面板的輸出電壓統(tǒng)一于儲(chǔ)能蓄電池的工作電壓。為盡量減少制造成本，可把DC/DC轉(zhuǎn)換器和逆變器設(shè)計(jì)成一種模塊。用于本地電源線路或連接配電網(wǎng)的DC/AC轉(zhuǎn)換器也可被整合進(jìn)該模塊。太陽能面板必須要互相通信，這會(huì)增加導(dǎo)線和復(fù)雜性。這是對在模塊中包含進(jìn)逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和太陽能電池板的另一種爭論點(diǎn)。每個(gè)逆變器的MCU仍然必須有足夠能力來運(yùn)行多個(gè)MPPT算法以適應(yīng)不同的操作環(huán)境。采用多個(gè)MCU會(huì)加大整體系統(tǒng)的材料成本。每當(dāng)考慮變化架構(gòu)時(shí)都會(huì)關(guān)注其成本。為滿足系統(tǒng)的價(jià)格目的，為每個(gè)面板都配備一種控制器意味著該控制器的成本必須要有競爭力、外形較小，但仍能同時(shí)解決全部的控制、通信和計(jì)算任務(wù)。片上集成恰當(dāng)?shù)目刂仆庠O(shè)以及高模擬集成度是確保系統(tǒng)低成本的兩個(gè)基本要素。為執(zhí)行針對優(yōu)化轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)監(jiān)控和能量存儲(chǔ)各環(huán)節(jié)中的效率所開發(fā)出的算法，高性能也是必需的。使用除可滿足微型逆變器本身規(guī)定之外，還可解決涉及AC/DC轉(zhuǎn)換、DC/DC轉(zhuǎn)換以及面板間通訊等整個(gè)系統(tǒng)大部分規(guī)定的MCU，能夠減少因使用多個(gè)MCU所造成的成本增加。MCU特性認(rèn)真權(quán)衡這些高層次規(guī)定是擬定MCU需要哪些功效的最佳辦法。例如，當(dāng)并聯(lián)面板時(shí)需要負(fù)載平衡控制。所選MCU必須能檢測負(fù)載電流以及能通過開/關(guān)輸出MOSFET升高或減少輸出電壓。這需要一種高速片上ADC來采樣電壓和電流。微型逆變器