光伏并網(wǎng)逆變器的常見分類:
逆變器作為光伏發(fā)電的重要組成部分,主要的作用是將光伏組件發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)變成交流電。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。
一、集中式逆變器
集中式逆變器顧名思義是將光伏組件產(chǎn)生的直流電匯總轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姾筮M(jìn)行升壓、并網(wǎng)。
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
因此,逆變器的功率都相對(duì)較大。光伏電站中一般采用500kW以上的集中式逆變器。
(一)集中式逆變器的優(yōu)點(diǎn)如下:

1.功率大,數(shù)量少,便于管理;元器件少,穩(wěn)定性好,便于維護(hù);

2.諧波含量少,電能質(zhì)量高;保護(hù)功能齊全,安全性高;

3.有功率因素調(diào)節(jié)功能和低電壓穿越功能,電網(wǎng)調(diào)節(jié)性好。
(二)集中式逆變器存在如下問題:

1.集中式逆變器MPPT電壓范圍較窄,不能監(jiān)控到每一路組件的運(yùn)行情況,因此不可能使每一路組件都處于最佳工作點(diǎn),組件配置不靈活;

2.集中式逆變器占地面積大,需要專用的機(jī)房,安裝不靈活;

3.自身耗電以及機(jī)房通風(fēng)散熱耗電量大。
二、組串式逆變器
組串式逆變器顧名思義是將光伏組件產(chǎn)生的直流電直接轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妳R總后升壓、并網(wǎng)。
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
因此,逆變器的功率都相對(duì)較小。光伏電站中一般采用50kW以下的組串式逆變器。
(一)組串式逆變器優(yōu)點(diǎn):

1.不受組串間模塊差異,和陰影遮擋的影響,同時(shí)減少光伏電池組件最佳工作點(diǎn)與逆變器不匹配的情況,最大程度增加了發(fā)電量;

2.MPPT電壓范圍寬,組件配置更加靈活;在陰雨天,霧氣多的部區(qū),發(fā)電時(shí)間長(zhǎng);

3.體積較小,占地面積小,無需專用機(jī)房,安裝靈活;
4.自耗電低、故障影響小。
(二)組串式逆變器存在問題:

1.功率器件電氣間隙小,不適合高海拔地區(qū);元器件較多,集成在一起,穩(wěn)定性稍差;

2.戶外型安裝,風(fēng)吹日曬很容易導(dǎo)致外殼和散熱片老化;

3.逆變器數(shù)量多,總故障率會(huì)升高,系統(tǒng)監(jiān)控難度大;

4.不帶隔離變壓器設(shè)計(jì),電氣安全性稍差,不適合薄膜組件負(fù)極接地系統(tǒng)。
三、集散式逆變器
集散式逆變器是近兩年來新提出的一種逆變器形式,其主要特點(diǎn)是“集中逆變”和“分散MPPT跟蹤”。
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
集散式逆變器是聚集了集中式逆變器和組串式逆變器兩種逆變器優(yōu)點(diǎn)的產(chǎn)物,達(dá)到了“集中式逆變器的低成本,組串式逆變器的高發(fā)電量”。
(一)集散式逆變器優(yōu)點(diǎn):

1.與集中式對(duì)比,“分散MPPT跟蹤”減小了失配的幾率,提升了發(fā)電量;

2.與集中式及組串式對(duì)比,集散式逆變器具有升壓功能,降低了線損;

3.與組串式對(duì)比,“集中逆變”在建設(shè)成本方面更具優(yōu)勢(shì)。
(二)集散式逆變器問題;

1.工程經(jīng)驗(yàn)少。較前兩類而言,尚屬新形式,在工程項(xiàng)目方面的應(yīng)用相對(duì)較少;

2.安全性、穩(wěn)定性以及高發(fā)電量等特性還需要經(jīng)歷工程項(xiàng)目的檢驗(yàn);

3.因?yàn)椴捎谩凹心孀儭?,因此,占地面積大,需專用機(jī)房的缺點(diǎn)也存在于集散式逆變器中。
逆變器的原理:
一.電流源
電流源是相對(duì)于電壓源來說的。
對(duì)于電壓源,電源輸出到負(fù)載兩端的電壓試圖維持不變,這就是說,電源上的電壓是恒定的,從歐姆定律來看,就是電源電壓V不變,I和R可以變化,即V=IR。
對(duì)于電流源,電源輸出到負(fù)載的電流試圖不變,也就是來自電源的電流不變。這并不常見,但確實(shí)存在,并且在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用,也遵從歐姆定律,即V=IR。
其實(shí)在實(shí)際運(yùn)行中電壓源和電流源不是很好區(qū)分,但是也有很多特點(diǎn)可循,在電力電子設(shè)備中,可以看它的控制對(duì)象來區(qū)分是電壓源和電流源,電壓源是以電壓為控制對(duì)象,而電流源是以電流為控制對(duì)象,也就是常說的直接電流控制,光伏并網(wǎng)逆變器就以三相交流輸出電壓為主要控制對(duì)象加上直流電壓來實(shí)現(xiàn)MPPT最大功率控制的。
二.有源逆變
有源逆變最初應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)剎車制動(dòng)上,用晶閘管的開斷把電動(dòng)機(jī)剎車時(shí)轉(zhuǎn)子內(nèi)的勵(lì)磁能量回饋到電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。
有源逆變典型特點(diǎn)是其輸出端也是連接在一個(gè)電源上,因此形象成為有源逆變。逆變器是作為一個(gè)電源把其自身能量輸送給另一個(gè)電源的過程就是并網(wǎng)發(fā)電。
三.并網(wǎng)發(fā)電
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
光伏并網(wǎng)逆變器主回路:
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
1、直流EMI濾波器
直流EMI濾波器的作用:
逆變器工作時(shí),IGBT不僅向交流傳遞干擾,同時(shí)也向直流端傳遞干擾。如果沒有直流端濾波器,直流端干擾通過電纜直接傳到電池板上。
干擾會(huì)通過電池板組件直接向空中輻射,造成大范圍的空間干擾,可能會(huì)對(duì)空中飛行器和附近地面通信造成干擾。該干擾會(huì)直接影響到電池板的性能和壽命,降低電池板的效率。
電池板的大面積布置,產(chǎn)生各種寄生參數(shù),外界及其他逆變器工作時(shí)對(duì)直流端干擾很容易被電池板捕獲,并直接傳遞到逆變器上,影響逆變器的穩(wěn)定工作。
2、直流支撐電容
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
直流支撐電容作用是防止因負(fù)載的突變以及電容器本身的寄生電感產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)而導(dǎo)致直流母線電壓大幅度突變。
放電電阻的作用是逆變器停止工作時(shí),為直流支撐電容提供放電的回路,把直流支撐電容所存儲(chǔ)的電能釋放掉。
3、IGBT模塊
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動(dòng)電大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。
4、PWM控制器
脈寬調(diào)制(PWM)是指用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制,是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。
以數(shù)字方式控制模擬電路,可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。正弦波脈寬調(diào)制的特點(diǎn)是輸出脈寬列是不等寬的,寬度按正弦規(guī)律變化,輸出波形接近正弦波。正弦波脈寬調(diào)制也叫SPWM。
SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的,目前使用較廣泛的PWM法。前面提到的采樣控制理論中的一個(gè)重要結(jié)論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí),其效果基本相同。
SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ),用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷,使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
逆變器工作原理:光伏并網(wǎng)逆變器通過檢測(cè)直流電壓、電流和電網(wǎng)交流電壓、電流來控制逆變器三相逆變模塊,由數(shù)字控制系統(tǒng)發(fā)出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào),使逆變器發(fā)出與電網(wǎng)同頻、同相的交流電。
逆變器常見故障及處理方法:
1.故障現(xiàn)象:逆變器屏幕沒有顯示
故障分析:沒有直流輸入,逆變器LCD是由直流供電的。
可能原因:

(1)組件電壓不夠。逆變器工作電壓是100V到500V,低于100V時(shí),逆變器不工作。組件電壓和太陽能輻照度有關(guān)。

(2)PV輸入端子接反,PV端子有正負(fù)兩極,要互相對(duì)應(yīng),不能和別的組串接反。

(3)直流開關(guān)沒有合上。

(4)組件串聯(lián)時(shí),某一個(gè)接頭沒有接好。

(5)有一組件短路,造成其它組串也不能工作。
解決辦法:
用萬用表電壓檔測(cè)量逆變器直流輸入電壓。電壓正常時(shí),總電壓是各組件電壓之和。如果沒有電壓,依次檢測(cè)直流開關(guān),接線端子,電纜接頭,組件等是否正常。如果有多路組件,要分開單獨(dú)接入測(cè)試。
2.故障現(xiàn)象:逆變器不并網(wǎng)。
故障分析:逆變器和電網(wǎng)沒有連接,
可能原因:

(1)交流開關(guān)沒有合上。

(2)逆變器交流輸出端子沒有接上。

(3)接線時(shí),把逆變器輸出接線端子上排松動(dòng)了。
解決辦法:用萬用表電壓檔測(cè)量逆變器交流輸出電壓,在正常情況下,輸出端子應(yīng)該有220V或者380V電壓,如果沒有,依次檢測(cè)接線端子是否有松動(dòng),交流開關(guān)是否閉合,漏電保護(hù)開關(guān)是否斷開。
3.逆變器硬件故障:分為可恢復(fù)故障和不可恢復(fù)故障。
故障分析:逆變器電路板,檢測(cè)電路,功率回路,通訊回路等電路有故障。
解決辦法:逆變器出現(xiàn)上述硬件故障,請(qǐng)把直流端和交流端全部斷開,讓逆變器停電30分鐘以上,如果自己能恢復(fù)就繼續(xù)使用,如果不能恢復(fù),就聯(lián)系售后技術(shù)工程師。
4.故障現(xiàn)象:交流側(cè)過壓。
電網(wǎng)阻抗過大,光伏發(fā)電用戶側(cè)消化不了,輸送出去時(shí)又因阻抗過大,造成逆變器輸出側(cè)電壓過高,引起逆變器保護(hù)關(guān)機(jī),或者降額運(yùn)行。
解決辦法:

(1)加大輸出電纜,因?yàn)殡娎|越粗,阻抗越低;

(2)逆變器靠近并網(wǎng)點(diǎn),電纜越短,阻抗越低。
5.故障現(xiàn)象:逆變器接地故障。

(1)故障分析:外部環(huán)境潮濕,逆變器對(duì)地絕緣降低

解決辦法:開啟風(fēng)機(jī)進(jìn)行除濕。

(2)故障分析:逆變器檢測(cè)板故障

解決辦法:更換逆變器檢測(cè)板

(3)故障分析:IGBT故障

解決辦法:更換IGBT板

(4)故障分析:匯流箱到逆變器直流電纜接地故障

解決辦法:查找電纜接地點(diǎn),就地處理或更換電纜
6.故障現(xiàn)象:逆變器頻繁錯(cuò)誤報(bào)警故障。
故障分析:檢測(cè)板故障
解決辦法:更換檢測(cè)板或排線
7.故障現(xiàn)象:逆變器無法正常啟動(dòng)。
故障分析:檢查散熱風(fēng)機(jī)是否正常,檢查IGBT是否正常,檢查主板是否正常,檢查直流電壓是否正常。
解決辦法:根據(jù)實(shí)際情況更換損壞元件
8.故障現(xiàn)象:防雷器故障報(bào)警。
故障分析:防雷器損壞

解決辦法:更換新的防雷器,如果多次出現(xiàn)該故障,聯(lián)系廠家。

來源:互聯(lián)網(wǎng)
光伏并網(wǎng)逆變器的分類及原理
END

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作者 li, meiyong

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