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微型逆變器
來源:互聯網

微型逆變器又稱組件逆變器,功能是將直流電能變換成為交流電能。功率等級為180-1000W,適用于小型發電系統。

在微型逆變器的PV系統中,每一塊電池板分別接入一臺微型逆變器,交流電與建筑物電氣系統的連接更加簡單;微型逆變器的工作電壓為200~300V;逆變器故障僅僅意味著單一組件的損耗,而并非整個陣列的損耗。具有發電量最大化、每一模塊都具備監控功能,維護成本低、操作簡單等特點。

微型逆變器作為一種新型的太陽能光伏并網裝置,有著廣闊的發展前景。光伏并網微型逆變器與單個光伏組件相連,使得整體的輸出功率最大化。

歷史發展

1931年的文獻中曾提到過逆變器技術,而逆變器的原理早在20世紀60年代就已被發現。

1948年,美國西屋電氣(WestingHouse)介紹用汞()弧整流器得到3000Hz高頻的變頻方法。一直到1957年以前,逆變器都是用汞弧整流器或閘流管制成,不僅體積大,而且可靠性也差,因此沒有得到普遍應用。

1957年可控硅問世,1958年將200V、50A的可控硅用于工業,逆變器才開始有所進展。隨著可控硅產量和質量的提高,到1960年以后逆變器的應用開始得到普遍推廣。

1981-2000年間,逆變器為高頻化新技術階段,這個階段的特點是以開關器件以高速器件為主,逆變器的開關頻率較高,波形改善以PWM為主,體積重量小,逆變效率高,正弦信號逆變技術的發展日趨完善。

2000年至今為高效低污染階段,這個階段的特點是以逆變器的綜合性能為主,低速與高速開關器件并用,多重疊加法與PWM法并用,不再單純追求高速開關器件應用與高開關頻率,著重于高效環保的逆變技術。

原理

逆變器的直接功能是將直流電能變換成為交流電能,逆變裝置的核心是逆變開關電路,簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關的導通與關斷,來完成逆變的功能。電力電子開關器件的通斷,需要一定的驅動脈沖,這些脈沖可能通過改變一個電壓信號來調節。產生和調節脈沖的電路,通常稱為控制電路或控制回路

微型逆變器的功率開關管一般采用MOSFET,拓撲結構采用DC-AC-BOOST升壓和AC-DC整流后,再經DC-AC全橋逆變形成交流電,一般體積較小,可室外懸掛式安裝。

結構

逆變器一般由DCDC升壓電路、DC/AC逆變電路、邏輯控制、濾波電路等組成。主要包括輸入接口、輸出接口、電壓啟動回路、PWM控制器、MOS開關管、直流變換回路、反饋回路、LC振蕩及輸出回路、過流過壓保護電路、溫度保護電路等。

優點

微型逆變器還具有其他優點:交流電與建筑物電氣系統的連接更加簡單;微型逆變器的工作電壓比集中式器逆變器的工作電壓更加安全(微型逆變器的工作電壓為200~300V,集中式逆變器的工作電壓為600~1000V);逆變器故障僅僅意味著單一組件的損耗,而并非整個陣列的損耗。但是微型逆變器的穩定性不如大型逆變器,尤其是在高溫條件下。

以上參考:

缺點

以上參考:

主要技術指標

額定輸出電壓

在規定的直流輸入電壓允許波動的范圍內,輸出額定電流時,逆變器應輸出的額定電壓值。逆變器的輸出電壓穩定度表征逆變器輸出電壓的穩壓能力,多數逆變器產品給出的是在輸入直流電壓允許波動范圍內,該逆變器輸出電壓的偏差百分數,通常稱為電壓調整率。

額定輸出頻率

在規定的條件下逆變器輸出交流電壓的頻率應是一個相對穩定的值,通常為工頻50Hz。正常工作條件下其偏差應在1%以內。我國的交流負載是在50Hz的頻率下進行工作的。而高質量的設備需要精確的頻率,因為頻率偏差會導致用電設備的性能下降。

負載功率因數

負載功率因數表征逆變器帶感性負載或容性負載的能力,在正弦信號條件下,負載功率因數為0.7~0.9(滯后),額定值為0.9。逆變器產生的電流與電壓間的相位差的金弦值即為功率因數,對于電阻型負載功率因數為1,但對電感型負載(戶用系統中常用負載)功率因數會下降,有時可能低于0.5。功率因數由負載確定而不是由逆變器確定。在負載功率一定的情況下,:如果逆變器的功率因數較低,則所需逆變器的容量就要增大,一方面,造成成本增加,另一方面,太陽能光伏交流回路的視在功率增大,會導致回路電流增大,損耗必然增加,系統效率也會隨之降低。

額定輸出電流(或額定輸出容量)

額定輸出電流是指在規定的輸出頻率和負載功率因數下,逆變器應輸出的額定電流值。有些逆變器產品給出的是額定輸出容量,其單位以VA或kVA表示。逆變器的額定容量是當輸出功率因數為1(即純阻性負載)時,額定輸出電壓與額定輸出電流的乘積。

逆變器的效率

逆變器的效率是指在規定的工作條件下,其輸出功率與輸入功率之比,以百分數表示,逆變器的效率會因負載的不同而有很大變化。逆變器的效率值表征自身功率損耗的大小,通常以百分數表示。10kW級的通用型逆變器實際效率只有70%~80%,將其用于太陽能光伏時會帶來總發電量20%~30%的電能損耗。太陽能光伏發電系統專用逆變器,在設計中應特別注意減少自身功率的損耗,提高整機的效率。這是提高太陽能光伏發電系統技術經濟指標的一項重要措施。在整機效率方面對太陽能光伏發電專用逆變器的要求是:千瓦級以下逆變器的額定負荷效率應不低于85%,低負荷效率應不低于75%;10kW級逆變器額定負荷效率應不低于90%,低負荷效率應不低于80%。容量較大的逆變器還應給出滿負荷效率值和低負荷效率值。逆變器效率的高低對太陽能光伏提高有效發電量和降低發電成本有著重要影響。

保護功能

一款性能優良的逆變器,應具備完備的保護功能或措施,以應對在實際使用過程中出現的各種異常情況,使逆變器本身及系統其他部件免受損傷。例如,太陽能光伏發電系統在正常運行過程中,就會因負載故障、人員誤操作及外男干擾等原因而引起的供電系統過流或短路

啟動特性

啟動特性表征逆變器帶負載啟動的能力和動態工作時的性能。逆變器應保證在額定負載下可靠啟動,高性能的逆變器可做到連續多次滿負載啟動而不損壞功率器件,而小型逆變器為了自身安全,有時采用軟啟動或限流啟動。在正常工作條件下,逆變器在滿載負載和空載運行條件下,應能連續5次正常啟動。

噪聲

逆變器中的電子開關、變壓器、濾波電感、電磁開關及風扇等部件均會產生噪聲。在逆變器正常運行時,其噪聲應不超過65dB。不經常操作、監視和維護的逆變器,應不大于95dB;經常操作、監視和維護的逆變器,應不大于80dB。

使用環境條件

逆變器正常使用條件為平均海拔不超過1000m,空氣溫度0~+40°C。

規格參數

以上參考:

應用

微型逆變器作為一種新型的太陽能光伏并網裝置,有著廣闊的發展前景。光伏并網微逆變器與單個光伏組件相連,通過對各個光伏組件的輸出功率進行優化,使得整體的輸出功率最大化,并能夠在組件級實現最大功率點跟蹤(MPPT),擁有超越集中式逆變器的優勢。

未來發展

由于當前微型逆變器成本還處于較高水平,為滿足微逆變器市場化的需求,因此低成本是該產品發展的必然趨勢。

參考資料 >

..2023-11-03

..2023-11-03

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