1.需要高效率。由於目前太陽能電池價格較高,為了最大限度地利用太陽能電池,提高系統效率,必須設法提高逆變器的效率。
2.要求高可靠性。目前光伏發電系統主要應用在偏遠地區,很多電站無人值守維護,這就要求逆變器具有合理的電路結構,嚴格的元器件篩選,以及多種保護功能,如輸入DC極性反接保護、交流輸出短路保護、過熱過載保護等。
3.要求DC輸入電壓具有寬的適應範圍。由於太陽能電池的端電壓隨著負載和日照強度的變化而變化,雖然電池在太陽能電池的電壓中起著重要的作用,但電池的電壓隨著電池剩余容量和內阻的變化而波動,特別是當電池老化時,其端電壓變化很大,如12V電池,可以在10V和16V之間變化。
4.在中、大容量光伏發電系統中,逆變電源的輸出應是小畸變的正弦波。這是因為在中大容量系統中,如果采用方波電源,輸出會含有較多的諧波成分,高次諧波會產生額外的損耗。很多光伏發電系統都加載了通信或儀表設備,對電網質量要求更高。中、大容量光伏發電系統並網時,為了避免與公共電網的功率汙染,還要求逆變器輸出正弦波電流。
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操作原理
逆變器將直流電轉化為交流電,如果直流電壓較低,則通過交流變壓器升壓,得到標準的交流電壓和頻率。對於大容量逆變器,由於DC母線電壓高,交流輸出通常可以達到220V,無需變壓器升壓。對於中小容量的逆變器,DC電壓較低,如12V、24V,所以需要設計升壓電路。
壹般中小容量的逆變器有三種:推挽式逆變器、全橋逆變器和高頻升壓逆變器。推挽式逆變器中,升壓變壓器的中性插頭接在正電源上,兩個功率管交替工作輸出交流電。由於光伏並網逆變器的速率晶體管接地,驅動和控制電路簡單。另外,變壓器有壹定的漏電感,可以限制短路電流,從而提高電路的可靠性。其缺點是變壓器利用率低,驅動感性負載的能力差。
全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點,當功率晶體管調節輸出脈寬時,輸出交流電壓的有效值發生變化。由於該電路具有續流電路,即使對於感性負載,輸出電壓波形也不會失真。這種電路的缺點是上下橋臂的功率晶體管不接地,需要采用專門的驅動電路或隔離電源。另外,為了防止上下橋臂同時導通,需要設計壹個先關斷後導通的電路,即必須設置死區時間,其電路結構復雜。
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控制電路工作
上述逆變器的主電路需要通過控制電路來實現。壹般有兩種控制方式:方波和正弦波。方波輸出逆變電源電路簡單,成本低,但效率低,諧波成分大。正弦波輸出是逆變器的發展趨勢。隨著微電子技術的發展,具有PWM功能的微處理器也相繼問世,因此正弦波輸出的逆變技術已經成熟。
1.方波輸出逆變器
目前,PWM集成電路,如SG3525和TL494,廣泛應用於方波輸出逆變器。實踐證明,采用SG3525集成電路和功率場效應晶體管作為開關功率元件,可以實現高性能價格比的逆變器。由於SG3525具有直接驅動功率場效應晶體管的能力,並具有內部基準源、運算放大器和欠壓保護的功能,所以其外圍電路非常簡單。
2.正弦波輸出逆變器
2.正弦波輸出逆變器控制集成電路,正弦波輸出逆變器,其控制電路可由微處理器控制,如INTEL公司生產的80C196MC,摩托羅拉公司生產的MP16,Mi-Crochip公司生產的PIC16C73等,它們都有多通道PWM發生器。上下橋臂之間的死區時間可以設定,正弦波輸出的電路由INTEL公司80C196MC實現,正弦波信號由80C196MC產生,檢測交流輸出電壓實現穩壓。
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主電路功率器件的選擇
選擇逆變器的主要功率元件非常重要。目前使用的功率元件很多,如林頓功率晶體管(BJT)、功率場效應晶體管(MOS-FET)、絕緣柵晶體管(IGBT)和可關斷晶閘管(GTO)等。,MOS-FET是小容量和低電壓系統中使用最多的器件。由於MOSFET具有較低的通態壓降和較高的開關頻率,IGBT模塊通常用於高電壓和大容量系統。這是因為MOSFET的通態電阻隨著電壓的升高而增大,IGBT在中等容量系統中優勢更大,而GTO壹般在超大容量系統(100kVA以上)中用作功率元件。
並網光伏逆變器太陽能逆變器SolarMax光伏逆變器規格齊全,包括小功率串聯逆變器和大功率集中式逆變器。隨著中國光伏發電市場的快速發展,SolarMax逆變器將被越來越多的中國客戶使用。