逆变器简介

1.逆变器的分类及特性参数

太阳电池光伏发电是直流系统，即太阳电池发电能给蓄电池充电，而蓄电池只能直接给直流负载供电。当负载为交流电时，就需要将直流电变为交流电，这时就需要使用逆变器。逆变器的功能是将直流电转换为交流电，为逆向的整流过程，因此称为逆变。

根据逆变器线路逆变原理的不同，有自激振荡型逆变器、阶梯波叠加逆变器和脉宽调制（PWM）逆变器等。根据逆变器主回路拓扑结构的不同，可分为半桥结构、全桥结构、推挽结构等。

逆变器保护功能包括：输出短路保护、输出过流保护、输出过电压保护、输出欠电压保护、输出缺相保护、输出接反保护、功率电路过热保护和自动稳压功能等。

由于光伏电池的电压通常低于可以使用的交流电压，因此在光伏逆变器系统中需要一个可以直流升压的变压器。经过直流升压后的电压需要通过逆变器将直流电能变换为交流电电能。光伏逆变系统的核心就是直流升压电路和逆变开关电路。直流升压电路和逆变开关电路，都是通过电力电子开关器件的开与关来完成相应的直流升压和逆变的功能。

电力电子开关器件的通断需要一定的驱动脉冲，这些脉冲可以通过改变一个电压信号来调节，产生和调节脉冲的电路通常称为控制电路。直流向交流的逆变换正好与交流向直流的变换相反。

它使用具有开关特性的全控功率器件，通过一定控制逻辑，由主控电路周期性的对功率器件发出开关控制信号，再经变压器耦合升（降）电压，整形滤波就得到了需要的交流电。一般中小功率的逆变器采用功率场效应管、绝缘栅晶体管，大功率的逆变器都采用可关断晶闸管器件。

逆变器的选择会影响到光伏系统的性能可靠性和成本。下面介绍一下逆变器特性参数：输出波形，功率转换效率，标称功率，输入电压，电压调整，电压保护，频率，调制性功率因子，无功电流，大小及重量，音频和RF噪声，表头和开关；

有些逆变器还具有电池充电遥控操作，负载转换开关，并联运行的功能。独立逆变器一般在直流12v、24v、48v或v电压输入时，可产生v或24v伏频率为50Hz或60Hz的交流电。

逆变器通常根据其输出波形来分类：①方波。②类正弦波。③正弦波。方形逆变器相对较便宜，效率可达90%以上，高谐波，小的输出电压调整，它们适用于阻抗型负载和白炽灯。内正弦波逆变器在输出可用脉宽提高电压调整，效率可达90%。

他们可以用来带动灯、电子设备和大多数电机等各种负载，然而他们在带动电机时由于谐波能量损失而比正弦波逆变器带动效率低。正弦波逆变器产生的交流波形与大多数电子设备产生的波形一样好。他们在功率范围内可以驱动任何交流负载。

通常逆变器的规格可在计算值的基础上增加25%，这既可以增加该部件工作的可靠性，也可以满足负载的适量增加。对于小负载需求，所有逆变器的效率都是比较低的。当负载需求超过标称负载50%以上时，逆变器的效率即可达标称效率（约90%）。

下面对一些参数做一些解释说明：

①功率转换效率：其值等于逆变器输出功率除以输入功率，逆变器的效率会因负载的不同而有很大变化。

②输入电压：由交（直）流负载所需的功率和电压决定，一般负载越大所需逆变器的输入电压就越高。

③抗浪涌能力：大多数逆变器可超过它的额定功率有限的时间（几秒钟），有些变压器和交流电机需要比正常工作高几倍的启动电流（一般也仅持续几秒钟），对这些特殊负载的浪涌要求应测量出来。

④静态电流：这是在逆变器不带负载（无功耗）时，其本身所用的电流，这个参数在长期带小负载的情况下是很重要的，当负载不大时逆变器的效率是极低的。

⑤电压调整：这意味着输出电压的多样性，较多地系统在一个大负载范围内均方根输出电压接近常数。

⑥电压保护：逆变器在直流电压过高时就会损坏，而逆变器的钱及蓄电池在充电时逆变器的直流输入电压就会超过标称值，比如一个12v的蓄电池，在过充电以后可以达到16v或者更高，这时就有可能破坏后级所连的逆变器。

所以用控制器来控制蓄电池的充电状态是十分必要的，在无控制器时逆变器需要检查测试保护电路，当电池电压高于设定值时，保护电路会将逆变器断开。

⑦频率：我国的交流负载是在50Hz的频率下进行工作的，高质量的设备需要精确的频率调整，因为频率偏差会引起表和电子计时器性能的下降。

⑧调制性：在有些系统中，用多个逆变器非常有利，这些逆变器可并联起来带动不同的负载，也是为了防止出现故障，用手动负载开关使一个逆变器可满足电路的特定负载要求，增加此开关提高了系统的可靠性。

⑨功率因子：逆变器产生的电流与电压之间的相位差的余弦值即为功率因子，对于阻抗型负载功率因子为1，但对感抗型负载（用户系统中常用负载）功率因子会下降，有时可能低于0.5，功率因子由负载确定而不是由逆变器确定。

需要注意的是：逆变器正负极不能接反，否则会烧毁有关电器；最大输入电压不能超过额定输入电压的上限；因为逆变器有一定的空载电流，所以不使用时应切断输入电源；使用环境温度一般在零下10℃至40℃，因此不能将水洒到逆变器上面，尽量避开阳光直射，不要将其他物品放置在逆变器上面或覆盖住工作的逆变器；不要在易燃材料附近使用，也不要在易燃气体聚集的地方使用。

2.光伏并网逆变器发展现状与发展趋势

近年来受益于德国、美国、中国、日本等国家对光伏产业的政策扶持，全球光伏市场中光伏发电用逆变器的销售数量和装机容量都逐年递增，光伏发电用逆变器已进入了快速增长期。欧洲作为全球光伏市场的先驱，具备完善的光伏产业链，光伏逆变技术占据世界领先地位。

目前中国光伏并网逆变器市场规模尚小，国内生产逆变器的厂家众多，其中用于光伏发电系统用逆变器的制造商并不多，但是不少国内企业已经在逆变器行业研究多年，并具备了一定的规模和竞争力，但在逆变器技术质量规模上与国外企业相比仍具有不小的差距。

虽然国内市场规模目前较小，但国内光伏逆变商应该清醒地认识到新能源产业的快速发展已是大势所趋，看到未来光伏电站在全球市场范围内的巨大发展空间和发展潜力，企业应该吸纳人才整合资源，在发展创新产品上增加投入有效抢占市场份额，这将给企业带来巨大的品牌和资金效益。

从技术方面来看，国内企业在转换效率、结构、工艺、智能化程度、稳定性等方面与国外先进水平仍有一定差距。目前我国在小功率逆变器技术上与国外处于同一水平，但在大功率逆变器上仍需进一步提高和发展。

逆变器的发展高度依赖于电力电子和微电子技术，基于半导体技术和信号处理技术的功率变换技术，能让不同的电力设施（可再生能源发电、能量储存、柔性传输和可控负载）与电力系统实现高效、灵活的互联，而并网逆变器作为一种功率变换装置，在未来基于智能电网技术的电力系统中将发挥重大的作用，也是光伏发电系统并网的关键要素。

光伏逆变器的首要功能是将光伏电池板发出来的直流电转换成与电网同步的交流电。作为最重要的一种分布式发电形式，光伏发电的效率和电能质量一直是备受

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