光伏并網(wǎng)逆變器介紹
光伏并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分,主要應用在太陽能光伏發(fā)電領域的專用逆變電源,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是直流系統(tǒng),即將太陽電池發(fā)出的電能給蓄電池充電,而蓄電池直接給負載供電;
如我國西北地區(qū)使用較多的太陽能用戶照明系統(tǒng)以及遠離電網(wǎng)的微波站供電系統(tǒng)均為直流系統(tǒng)。
并網(wǎng)逆變器將太陽能電池板產(chǎn)生的交流電通過電力電子轉(zhuǎn)換技術變換為能夠直接劃入電網(wǎng)的交流電。
目前,市面上常見的逆變器主要分為集中式逆變器與組串式逆變器,還有新潮的集散式逆變器。
光伏并網(wǎng)逆變器的作用
逆變器不僅具有直交流變換功能,還具有最大限度地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護功能。歸納起來有自動運行和停機功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨運行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動電壓調(diào)整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)。
1、自動運行和停機功能
早晨日出后,太陽輻射強度逐漸增強,太陽電池的輸出也隨之增大,當達到逆變器工作所需的輸出功率后,逆變器即自動開始運行。進入運行后,逆變器便時時刻刻監(jiān)視太陽電池組件的輸出,只要太陽電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率,逆變器就持續(xù)運行;直到日落停機,即使陰雨天逆變器也能運行。當太陽電池組件輸出變小,逆變器輸出接近0時,逆變器便形成待機狀態(tài)。
2、最大功率跟蹤控制功能
太陽電池組件的輸出是隨太陽輻射強度和太陽電池組件自身溫度(芯片溫度)而變化的。另外由于太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性,因此存在能獲取最大功率的最佳工作點。太陽輻射強度是變化著的,顯然最佳工作點也是在變化的。相對于這些變化,始終讓太陽電池組件的工作點處于最大功率點,系統(tǒng)始終從太陽電池組件獲取最大功率輸出,這種控制就是最大功率跟蹤控制。太陽能發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器的最大特點就是包括了最大功率點跟蹤(MPPT)這一功能。
3、電網(wǎng)檢測及并網(wǎng)功能
并網(wǎng)逆變器在并網(wǎng)發(fā)電之前,需要從電網(wǎng)上取電,檢測電網(wǎng)送電的電壓、頻率、相序等等參數(shù),然后調(diào)整自身發(fā)電的參數(shù),與電網(wǎng)電參數(shù)同步一致,完成之后才會并網(wǎng)發(fā)電。
4、零(低)電壓穿越功能
當電力系統(tǒng)事故或擾動,引起光伏發(fā)電站并網(wǎng)點電壓出現(xiàn)電壓暫降,在一定的電壓跌落范圍內(nèi)和時間間隔內(nèi),光伏發(fā)電站能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行。
5、孤島效應的檢測及控制
在正常發(fā)電時,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)連接在大電網(wǎng)上,向電網(wǎng)輸送有功功率,但是,當電網(wǎng)失電時,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可能還在持續(xù)工作,并和本地負載處于獨立運行狀態(tài),這種現(xiàn)象被稱為孤島效應。逆變器出現(xiàn)孤島效應時,會對人身安全,電網(wǎng)運行,逆變器本身造成極大的安全隱患,因此逆變器入網(wǎng)標準規(guī)定,光伏并網(wǎng)逆變器必須有孤島效應的檢測及控制功能。
光伏并網(wǎng)逆變器工作原理
逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電,若直流電壓較低,則通過交流變壓器升壓,即得到標準交流電壓和頻率。對大容量的逆變器,由于直流母線電壓較高,交流輸出一般不需要變壓器升壓即能達到220V,在中、小容量的逆變器中,由于直流電壓較低,如12V、24V,就必須設計升壓電路。
中、小容量逆變器一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種,推挽電路,將升壓變壓器的中性插頭接于正電源,兩只功率管交替工作,輸出得到交流電力,由于功率晶體管共地邊接,驅(qū)動及控制電路簡單,另外由于變壓器具有一定的漏感,可限制短路電流,因而提高了電路的可靠性。其缺點是變壓器利用率低,帶動感性負載的能力較差。
全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點,功率晶體管調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度,輸出交流電壓的有效值即隨之改變。由于該電路具有續(xù)流回路,即使對感性負載,輸出電壓波形也不會畸變。該電路的缺點是上、下橋臂的功率晶體管不共地,因此必須采用專門驅(qū)動電路或采用隔離電源。另外,為防止上、下橋臂發(fā)生共同導通,必須設計先關斷后導通電路,即必須設置死區(qū)時間,其電路結(jié)構(gòu)較復雜。
并網(wǎng)發(fā)電:
光伏并網(wǎng)逆變器主回路:
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