光伏逆变器分类有哪些
集中式逆变器,组串式逆变器,集散式逆变器
集中式逆变器主要应用在大型地面光伏电站,电站容量在10MW~100MW级别,逆变器单体功率为500kW、630kW,主要特点是:1、单体功率大,同等容量电站逆变器数量少,每W单价低,后期维护工作量小;2、室内安装或集装箱安装,工作在室内环境,故障率低,使用寿命长,后期维护成本低;3、大容量逆变器输出波形好,谐波含量少。
组串式逆变器主要应用于分布式屋顶电站,电站容量在kW级别,逆变器功率等级较多,居民屋顶用的有3、5kW,商业屋顶和工业屋顶用的有20、30、40、50、60kW等,功率等级较多,主要为了适应各种不用的应用场合,由于单台逆变器容量小,同等容量电站逆变器数量多,逆变器每W单价高,主要特点是:1、防护等级高IP65,可直接室外安装,在恶劣环境下故障率偏高,故障后整机更换,后期维护成本高;2、具有多路MPPT功能(最佳功率点跟踪),发电效率较集中式高。
集散式逆变器主要应用于大型山地电站,电站容量在MW级别,逆变器单体功率1000kW,集合了集中式和组串式的优点,每W单价介于两者之间。集中式和组串式的主要区别是大功率和小功率的区别,在功能上主要区别就是集中式只有一路MPPT功能,组串式有多路。这里先说一下MPPT功能,光伏电池输出的直流电,电压和电流都有一个很大变化范围,但当工作于其中某一个值时,电流×电压值最大,即输出功率最大,这时光伏电池输出的电压和电流叫最佳工作电压和电流,逆变器的MPPT功能就是跟踪寻找这个最佳工作点(功率最大),因为光伏电池板随着光照强度的变化,这个最佳点是一直在变化的,需要逆变器随时检测跟踪。但是每块光伏电池功率只有200~300W,大型光伏电站会有上万块电池板,逆变器不可能跟踪每一块电池板的最佳工作点,一台500kW集中式逆变器,输入端会接入几千块电池板,它只有一路MPPT功能,也就是几千块电池板工作在同一电压,电流下,这对于大型地面光伏电站不是问题,因为所有的光伏电池安装角度基本一致,同一厂家、同一批次的电池板接入一台逆变器,这些电池板的最佳工作点基本一致。而对于大型山地电站,由于所有电池板安装角度有差异,早晚部分电池板还会有遮挡,几千块电池板的最佳工作点不可能一致,用集中式逆变器会导致发电效率低,如果用组串式逆变器,单台功率小,并具备多路MPPT功能,可以每路接入安装角度相对一致的几块电池板,这样大部分电池板都能工作在最佳工作点,可提高发电效率,但是由于单台功率小,逆变器数量太多,每W单价高,后期维护工作量也大。而集散式逆变器由两部分组成,前段为MPPT汇流箱,单台功率小,且有多路MPPT功能,每台接入少量的电池板,追踪电池板的最佳工作点,升压到一个固定的直流电压,再把多台汇流箱输入一台1000kW的逆变器,这样既提高了发电效率,也节省了成本。
也就这么几种,你看看吧
集中型逆变器:集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGB T功率模组,功率较小的使用场效应电晶体,同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的品质,使它非常接近于正弦波电流,一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。
组串逆变器:组串逆变器是基于模组化概念基础上的,每个光伏组串(1-5kW)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。
微型逆变器:在微型逆变器的光伏系统中,每一块电池板分别接入一台微型逆变器,当电池板中有一块不能良好工作时,则只有这一块都会受到影响,而其他光伏电池板都将在最佳工作状态运行,使得系统总体效率更高、发电量更大。
资料来源:http://www.htpower.com.cn/questions/questions369.html
逆变器在选择和使用时必须注意以下几点:
1)直流电压一定要匹配;
每台逆变器都有标称电压,如12V,24V等,
要求选择蓄电池电压必须与逆变器标称直流输入电压一致。如12V逆变器必须选择12V蓄电池。
2)逆变器输出功率必须大于用电器的最大功率;
尤其是一些启动能量需求较大的设备,如电机、空调等,需要额外留有功率裕量。
3)正负极必须接线正确
逆变器接入的直流电压标有正负极。一般情况下红色为正极(+),黑色为负极(—),蓄电池上也同样标有正负极,红色为正极(+),黑色为负极(—),连接时必须正接正(红接红),负接负(黑接黑)。连接线线径必须足够粗,并且应尽可能减少连接线的长度。
4)充电过程与逆变过程不能同时进行,以避免损坏设备,造成故障。
5)逆变器外壳应正确接地,以避免因漏电造成人身伤害。
6)为避免电击伤害,严禁非专业人员拆卸、维修、改装逆变器。
2、华为组串式逆变器MPPT电压范围宽,一般为250-800V,组件配置更为灵活。在阴雨天,雾气多的部区,发电时间长。
3、华为组串式并网逆变器的体积小、重量轻,搬运和安装都非常方便,不需要专业工具和设备,也不需要专门的配电室,在各种应用中都能够简化施工、减少占地。
4、华为组串式逆变器采用直流线路连接,也不需要直流汇流箱和直流配电柜等。
5、华为组串式逆变器还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势。
逆变装置的核心,是逆变开关电路,简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断,来完成逆变的功能。
特点:
(1)要求具有较高的效率。
由于目前太阳能电池的价格偏高,为了最大限度的利用太阳能电池,提高系统效率,必须设法提高逆变器的效率。
(2)要求具有较高的可靠性。
目前光伏电站系统主要用于边远地区,许多电站无人值守和维护,这就要求逆变器有合理的电路结构,严格的元器件筛选,并要求逆变器具 备各种保护功能,如:输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。
(3)要求输入电压有较宽的适应范围。
由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大,如12V的蓄电池,其端电压可能在 10V~16V之间变化,这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。
光伏逆变器分类
有关逆变器分类的方法很多,例如:根据逆变器输出交流电压的相数,可分为单相逆变器和三相逆变器;根据逆变器使用的半导体器件类型 不同,又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原理的不同,还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器,这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。
1、集中型逆变器
集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGB T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,一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高,成本低,但由于不同光伏组 串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时),采用集中逆变的 方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不 良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高效率。
2、组串型逆变器
组串逆变器是基于模块化概念基础上的,每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网,已成为现在国际市场上最流行的逆变器。
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作点与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本,也增加了系统的可靠性。同时,在组串间引人"主-从"的概念,使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下,将几组光伏组串联系在一起,让其中一个或几个工作,从而产出更多的电能。
最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念,使得系统的可靠性又进了一步。目前,无变压器式组串逆变器已占了主导地位。
3、微型逆变器
在传统的PV系统中,每一路组串型逆变器的直流输入端,会由10块左右光伏电池板串联接入。当10块串联的 电池板中,若有一块不能良好工作,则这一串都会受到影响。若逆变器多路输入使用同一个MPPT,那么各路输入 也都会受到影响,大幅降低发电效率。在实际应用中,云彩,树木,烟囱,动物,灰尘,冰雪等各种遮挡因素都 会引起上述因素,情况非常普遍。而在微型逆变器的PV系统中,每一块电池板分别接入一台微型逆变器,当电池 板中有一块不能良好工作,则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行,使得系统总体效 率更高,发电量更大。在实际应用中,若组串型逆变器出现故障,则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用,而微 型逆变器故障造成的影响相当之小。
4、功率优化器
太阳能发电系统加装功率优化器(Optimizer)可大幅提升转换效率,并将逆变器(Inverter)功能化繁为简降低 成本。为实现智慧型太阳能发电系统,装置功率优化器可确实让每一个太阳能电池发挥最佳效能,并随时监控电 池耗损状态。功率优化器是介于发电系统与逆变器之间的装置,主要任务是替代逆变器原本的最佳功率点追踪功 能。功率优化器藉由将线路简化以及单一太阳能电池即对应一个功率优化器等方式,以类比式进行极为快速的最 佳功率点追踪扫描,进而让每一个太阳能电池皆可确实达到最佳功率点追踪,除此之外,还能藉置入通讯晶片随 时随地监控电池状态,即时回报问题让相关人员尽速维修。
光伏逆变器的功能
逆变器不仅具有直交流变换功能,还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。归纳起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、防单独运行功能(并网系统用)、自动电压调整功能(并网系统用)、直流检测功能(并网系统用)、直流接地检测功能(并网系统用)。这里简单介绍自动运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能。
(1)自动运行和停机功能
早晨日出后,太阳辐射强度逐渐增强,太阳电池的输出也随之增大,当达到逆变器工作所需的输出功率后,逆变器即自动开始运行。进入运行后,逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出,只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率,逆变器就持续运行;直到日落停机,即使阴雨天逆变器也能运行。当太阳电池组件输出变小,逆变器输出接近0时,逆变器便形成待机状态。
(2)最大功率跟踪控制功能
太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度(芯片温度)而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性,因此存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是变化着的,显然最佳工作点也是在变化的。相对于这些变化,始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点,系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出,这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪(MPPT)这一功能。
光伏逆变器的主要技术指标
1.输出电压的稳定度
在光伏系统中,太阳电池发出的电能先由蓄电池储存起来,然后经过逆变器逆变成220V或380V的交流电。但是蓄电池受自身充放电的影响,其输出电压的变化范围较大,如标称12V的蓄电池,其电压值可在10.8~14.4V之间变动(超出这个范围可能对蓄电池造成损坏)。对于一个合格的逆变器,输入端电压在这个范围内变化时,其稳态输出电压的变化量应不超过额定值的±5%,同时当负载发生突变时,其输出电压偏差不应超过额定值的±10%。
2.输出电压的波形失真度
对正弦波逆变器,应规定允许的最大波形失真度(或谐波含量)。通常以输出电压的总波形失真度表示,其值应不超过5%(单相输出允许l0%)。由于逆变器输出的高次谐波电流会在感性负载上产生涡流等附加损耗,如果逆变器波形失真度过大,会导致负载部件严重发热,不利于电气设备的安全,并且严重影响系统的运行效率。
3.额定输出频率
对于包含电机之类的负载,如洗衣机、电冰箱等,由于其电机最佳频率工作点为50Hz,频率过高或者过低都会造成设备发热,降低系统运行效率和使用寿命,所以逆变器的输出频率应是一个相对稳定的值,通常为工频50Hz,正常工作条件下其偏差应在±l%以内。
4.负载功率因数
表征逆变器带感性负载或容性负载的能力。正弦波逆变器的负载功率因数为0.7~0.9,额定值为0.9。在负载功率一定的情况下,如果逆变器的功率因数较低,则所需逆变器的容量就要增大,一方面造成成本增加,同时光伏系统交流回路的视在功率增大,回路电流增大,损耗必然增加,系统效率也会降低。
5.逆变器效率
逆变器的效率是指在规定的工作条件下,其输出功率与输入功率之比,以百分数表示,一般情况下,光伏逆变器的标称效率是指纯阻负载,80%负载情况下的效率。由于光伏系统总体成本较高, 因此应该最大限度地提高光伏逆变器的效率,降低系统成本,提高光伏系统的性价比。目前主流逆变器标称效率在80%~95%之间,对小功率逆变器要求其效率不低于85%。在光伏系统实际设计过程中,不但要选择高效率的逆变器,同时还应通过系统合理配置,尽量使光伏系统负载工作在最佳效率点附近。