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奥尔力:太阳能逆变器解析和发展应用

来源: 未知    责编: 小变     发布时间:2018-09-14 17:14

  【奥尔力】组件逆变器是将每个光伏组件与一个逆变器相连,同时每个组件有一个单独的最大功率峰值跟踪,这样组件与逆变器的配合更好。

  第一部分:分类

  一、按构造分类:

  太阳能逆变器分为:集中逆变器、组串逆变器,多组串逆变器和组件逆变,现将几种逆变器运用的场合加以分析。

  1、集中逆变

  集中逆变一般用与大型光伏发电站(>10kW)的系统中,很多并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGBT功率模块,功率较小的使用场效应晶体管,同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量,使它非常接近于正弦波电流。最大特点是系统的功率高,成本低。但受光伏组串的匹配和部分遮影的影响,导致整个光伏系统的效率和电产能。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制,以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高的效率。

  在集中逆变器上,可以附加一个光伏阵列的接口箱,对每一串的光伏帆板串进行监控,如其中有一组串工作不正常,系统将会把这一信息传到远程控制器上,同时可以通过远程控制将这一串停止工作,从而不会因为一串光伏串的故障而降低和影响整个光伏系统的工作和能量产出。

  2、组串逆变

  组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器。组串逆变器是基于模块化概念基础上的,每个光伏组串(1kW-5kW)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件最佳工作点

  与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本,也增加了系统的可靠性。同时,在组串间引入“主-从”的概念,使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下,将几组光伏组串联系在一起,让其中一个或几个工作,从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主-从”的概念,使得系统的可靠性又进了一步。目前,无变压器式组串逆变器已占了主导地位。

  3、多组串逆变

  多组串逆变是取了集中逆变和组串逆变的优点,避免了其缺点,可应用于几千瓦的光伏发电站。在多组串逆变器中,包含了不同的单独的功率峰值跟踪和直流到直流的转换器,这些直流通过一个普通的直流到交流的逆变器转换成交流电,并网到电网上。光伏组串的不同额定值(如:不同的额定功率、每组串不同的组件数、组件的不同的生产厂家等等)、不同的尺寸或不同技术的光伏组件、不同方向的组串(如:东、南和西)、不同的倾角或遮影,都可以被连在一个共同的逆变器上,同时每一组串都工作在它们各自的最大功率峰值上。

  同时,直流电缆的长度减少、将组串间的遮影影响和由于组串间的差异而引起的损失减到最小。

  4、组件逆变器

  组件逆变器是将每个光伏组件与一个逆变器相连,同时每个组件有一个单独的最大功率峰值跟踪,这样组件与逆变器的配合更好。通常用于50W到400W的光伏发电站,总效率低于组串逆变器。由于是在交流处并联,这就增加了交流侧的连线的复杂性,维护困难。另一需要解决的是怎样更有效的与电网并网,简单的办法是直接通过普通的交流电插座进行并网,这样就可以减少成本和设备的安装,但往往各地的电网的安全标准也许不允许这样做,电力公司有可能反对发电装置直接和普通家庭用户的普通插座相连。另一和安全有关的因素是是否需要使用隔离变压器(高频或低频),或者允许使用无变压器式的逆变器。这一逆变器在玻璃幕墙中使用最为广泛。

  二、按应用范围分类:

  1、普通型逆变器

  直流12V或24V输入,交流220V、50Hz输出,功率从75W到5000W,有些型号具有交、直流转换即UPS功能。

  2、逆变/充电一体机

  在此类逆变器中,用户可以使用各种形式的电源为交流负载供电:有交流电时,通过逆变器使用交流电为负载供电,或为蓄电池充电;无交流电时,用蓄电池为交流负载供电。它可与各种电源结合使用:如蓄电池、发电机、太阳能电池板和风力发电机等。

  3、邮电通信专用逆变器

  为邮电、通信提供高品质的48V逆变器,其产品质量好、可靠性高、模块式(模块为1KW)逆变器,并具有N+1冗余功能、可扩充(功率从2KW到20KW)。

  4、航空、军队专用逆变器

  此类逆变器为28Vdc输入,可提供下列交流输出:26Vac、115Vac、230Vac,其输出频率可为:50Hz、60Hz及400Hz,输出功率从30VA到3500VA不等。还有供航空专用的DC-DC转换器及变频器。

  三、输出波形分类

  1、方波逆变器

  方波逆变器输出的交流电压波形为方波。此类逆变器所使用的逆变线路也不完全相同,但共同的特点是线路比较简单,使用的功率开关管数量很少。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。方波逆变器的优点是:线路简单、价格便宜、维修方便。缺点是由于方波电压中含有大量高次谐波,在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗,对收音机和某些通讯设备有干扰。此外,这类逆变器还有调压范围不够宽,保护功能不够完善,噪声比较大等缺点。

  2、阶梯波逆变器

  此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波,逆变器实现阶梯波输出也有多种不同线路,输出波形的阶梯数目差别很大。阶梯波逆变器的优点是,输出波形比方波有明显改善,高次谐波含量减少,当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时,整机效率很高。缺点是,阶梯波叠加线路使用的功率开关管较多,其中有些线路形式还要求有多组直流电源输入。这给太阳电池方阵的分组与接线和蓄电池的均衡充电均带来麻烦。此外,阶梯波电压对收音机和某些通讯设备仍有一些高频干扰。

  3、正弦波逆变器

  正弦波逆变器输出的交流电压波形为正弦波。正弦波逆变器的优点是,输出波形好,失真度很低,对收音机及设备干扰小,噪声低。此外,保护功能齐全,整机效率高。缺点是:线路相对复杂,对维修技术要求高,价格较贵。

  上述三种类型逆变器的分类,有利于光伏系统和风力发电系统设计人员和用户对逆变器进行识别和选型。实际上,波形相同的逆变器在线路原理,使用器件及控制方法等等方面仍有很大区别。

  第二部分:技术

  光伏发电系统对逆变器的技术要求如下:

  (1)要求具有较高的逆变效率。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,必须设法提高逆变器的效率。

  (2)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,这就要求逆变器具有合理的电路结构,严格的元器件筛选,并要求逆变器具备各种保护功能,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。

  (3)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具有钳位作用,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,这就要求逆变器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。

  (4)在中、大容量的光伏发电系统中,逆变器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,这些设备对供电品质有较高的要求。另外,当中、大容量的光伏发电系统并网运行时,为避免对公共电网的电力污染,也要求逆变器输出失真度满足要求的正弦波形。

  以上信息由奥尔力分享。

  北京奥尔力光伏电力有限公司(OWRELY)是北京首善信达科技有限公司控股的公司。专注于离网光伏的技术、产品设计研发及服务。

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