光伏并网逆变器选型细则

并网逆变器选型细则

并网逆变器是将太阳能直流电转换为可接入交流市电的设备，是太阳能光伏发电站不可缺少的重要组成部分。以下对光伏电站设计过程中并网逆变器及其选型做比较详细的介绍和分析。

1．并网逆变器在光伏电站中的作用

光伏发电系统根据其应用模式一般可分为独立发电系统、并网发电系统以及混合系统，而并网发电系统的基本特点就是太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。

1.1 并网光伏电站的基本结构

1.2 并网逆变器功作用和功能

并网逆变器是电力、电子、自动控制、计算机及半导体等多种技术相互渗透与有机结合的综合体现，它是光伏并网发电系统中不可缺少的关键部分。并网逆变器的主要功能是：

◆最大功率跟踪

◆DC-AC转换

◆频率、相位追踪

◆相关保护

2．并网逆变器分类

并网逆变器按其电路拓扑结构可以分为变压器型和无变压器型逆变器，其中变压器型又分为高频变压器型和低频变压器型。变压器型和无变压器型逆变器的主要区别在于安全性和效率两个方面。以下对三种类型逆变器做简单介绍：

◆高频变压器型

采用DC-AC-DC-AC的电路结构，设计较为复杂，采用较多的功率开关器件，因此损耗较大。

◆低频变压器型

采用DC-AC-AC的电路结构，电路简单，采用普通工频变压器，具有较好的电气安全性，但效率较低。

◆无变压器型

采用DC-AC的电路结构，无电气隔离，电压范围较窄，但是损耗小、效率

高。

3．并网逆变器主要技术指标

a. 使用环境条件

逆变器正常使用条件：包括工作温度、工作湿度以及逆变器的冷却方式等相关指标。

b. 直流输入最大电流

c.直流输入最大电压

d. 直流输入MPP电压范围

逆变器对太阳能电池部分进行最大功率追踪（MPPT）的电压范围，一般小于逆变器允许的最大直流输入电压，设计电池组件的输出电压应当在MPP电压范围之内。

e. 直流输入最大功率

大于逆变器的额定输出功率，即通常所说的“逆变器功率”。为了充分利用逆变器的容量，设计接入并网逆变器的电池组件的标称功率可以等于直流侧输入最大功率。

f. 最大输入路数

指逆变器直流侧可接入的直流回路数目。

g. 额定输出电压

在规定的输入条件下，逆变器应输出的电压值。电压波动范围一般应：单相220V±5%，三相380±5%。

h. 额定输出功率

在规定的输出频率和负载功率因数下，逆变器应输出的额定电流值。

i. 额定输出频率

在并网系统中，额定输出频率要对应所并入的电网频率，而且当电网的频率和相位有微小波动时，逆变器输出的交流电应自动追踪电网的频率和相位。当检测到电网频率波动过大，逆变器将自动切离电网。我国的市电频率为50Hz，并网逆变器频率波动范围一般在±3%以内。

j. 最大谐波含量

正弦波逆变器，在阻性负载下，输出电压的最大谐波含量应≤10%。

k. 过载能力

在规定的条件下，在较短时间内，逆变器输出超过额定电流值的能力。逆变器的过载能力应在规定的负载功率因数下，满足一定的要求。

l. 效率

在额定输出电压、输出，电流和规定的负载功率因数下，逆变器输出有功功率与输入有功功率（或直流功率）之比。

目前很多厂家的逆变器效率标示了“效率”和“欧洲效率”两种。“效率”一般指一天内某时刻逆变器的最大效率，而欧洲效率是根据一天内日照强度的变化计算加权值，通过特定的公式计算一天内的“平均效率”，相对比较科学。很多公司的无变压器型逆变器的“效率”值很高很高，其实理论上不太可能，可能他们未考虑输出功率因素的影响，将无功功率也计算在内而得出的最大效率。

m. 负载功率因数

逆变器负载功率因数的允许变化范围，推荐值0.7—1.0。

n. 负载的非对称性

在10%的非对称负载下，固定频率的三相逆变器输出电压的非对称性应

≤10%。

o. 防护等级

IP（INGRESS PROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。

p. 保护功能

逆变器应设置：短路保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护及缺相保护。

q. 干扰与抗干扰

逆变器应在规定的正常工作条件下，能承受一般环境下的电磁干扰。逆变器的抗干扰性能和电磁兼容性应符合有关标准的规定。

r. 噪声

不经常操作、监视和维护的逆变器，应小于95db。

经常操作、监视和维护的逆变器，应小于80db。

s. 显示

逆变器应设有交流输出电压、输出电流和输出频率等参数的数据显示，并有输入带电、通电和故障状态的信号显示。

t. 通信接口

主要用于系统运行监控，一般的逆变器通讯接口模式有RS-485、RS-232以及GPRS。

u. 机械参数

主要指逆变器的重量和尺寸。

4．并网逆变器选型分析

4.1 光伏逆变应用场合

光伏发电站是通过具有各种技术结构的逆变器连接到电网上的。由于建筑的多样性，势必导致太阳能电池板安装的多样性，为了使太阳能的转换效率最高同时又兼顾建筑的外形美观，这就要求我们的逆变器的多样化，来实现最佳方式的太阳能转换。现在世界上比较通行的太阳能逆变为：集中逆变、组串逆变和组件逆变，现将几种逆变器的特点和运用的场合加以分析。

（1）集中逆变

主要用在大型光伏发电站（大于10KW）的系统中，先是光伏组件连接成串，每串加上二极管，再是将这些组串并行连接，然后正负直接连接到同一台集中逆变器的直流输入侧。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。

集中型逆变的最大特点是效率高，成本低，工作状态不稳定。不稳定原因主要是光伏组串与逆变器匹配不当，以及部分光伏组件的阴影会导致整个发电站的发电量下降。某一光伏单元组的工作状态不良会造成整个发电站的不良运行。

（2）组串逆变

a.普通组串逆变。组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器，光伏组件连接成串，每个组串（1—5KW）都连接到一台指定的逆变器上，每个组串并网逆变器都有独立的最大功率跟踪单元（MPPT）。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