离网正弦波逆变器的中小功率逆变器
中小功率逆变电源是户用独立交流光伏系统中重要的环节之一，其可靠性和效率对推广光伏系统、有效用能、降低系统造价至关重要?因而各国的光伏专家们一直在努力开发适于户用的逆变电源，以促使该行业更好更快地发展。 逆变电源按变换方式可分为工频变换和高频变换。工频变换是利用分立器件或集成块产生50Hz方波信号，然后利用该信号去推动功率开关管，利用工频升压变压器产生220V交流电。这种逆变电源结构简单，工作可靠，但由于电路结构本身的缺陷，不适合于带感性负载，如电冰箱、电风扇、水泵、日光灯等。另外，这种逆变电源由于采用了工频变压器，因而体积大、笨重、价格高。目前主要用在大型太阳能光伏电站。
20世纪70年代初期，20kHzPWM型开关电源的应用在世界上引起了所谓“20kHz电源技术*”。这种变换思想当时即被用在逆变电源系统中，但由于当时的功率器件昂贵，且损耗大，高频高效逆变电源的研究一直处于停滞状态。到了80年代以后，随着功率MOSFET工艺的日趋成熟及磁性材料质量的提高，高频变换逆变电源才走向市场。
高频变换逆变电源是通过高频DC/DC变换技术，先将低压直流变为高频低压交流，经过脉冲变压器升压后再整流成高压直流。由于在DC/DC变换中采用了PWM技术，因而在此可得到一稳定的直流电压，利用该电压可直接驱动交流节能灯、白炽灯、彩电等负载。若对该高压直流进行类正弦变换或正弦变换，即可得到220V、50Hz类正弦波交流电或220V、50Hz正弦波交流电。这种逆变器由于采用高频变换（现多为20kHz～200kHz），因而体积小、重量轻，再由于采用了二次调宽及二次稳压技术，因而输出电压非常稳定，负载能力强，性能价格比高，是目前可再生能源发电系统中首选产品。在国外发达国家的中小交流光伏系统中得到普遍的使用，但在国内，由于技术方面的原因及市场的混乱，一些逆变电源厂家一直在推广工频变换逆变电源，有的为了降低成本甚至使用低硅硅钢片，这样的逆变电源充斥市场，使得交流光伏系统的综合成本升高，将会阻碍交流光伏系统的推广，这对行业的发展是很不利的。 a．可靠性
目前，高频变换中小功率逆变电源存在的问题主要是可靠性不高。我们多年的研究、生产及使用说明：影响高频变换中小功率逆变电源寿命的主要因素有电解电容器、光电耦合器及磁性材料。
实践证明：追求寿命的延长要从设计方面着手，而不是依赖于使用方。降低器件的结温，减少器件的电应力，降低运行电流及采用优质的磁性材料等措施可大大提高其可靠性。国内之所以有人对高频变换逆变电源的可靠性产生怀疑，一个重要的原因是一些厂家为了降低成本而仍使用70年代研制的第一代磁性材料，如TDK的H35、FDK的H45等，由于这种磁性材料的饱和磁通密度及居里温度点较低，因而在功率较大时长时间使用极易出故障。我们使用80年代中后期研制的第三代磁性材料，如TDK的H7C4、FDK的H63B和H45C、西门子的N47和N67，不但能有效地提高转换效率，而且大大提高了逆变电源可靠性。事实上，彩电及计算机中使用的开关电源也证明了高频变换方式的可靠性。用户的长时间使用也证明了我们目前生产的高频变换中小功率逆变电源具有高的可靠性和效率，完全可与MASTERVOLT等大公司的产品相媲美。
b．效率
要提高逆变电源的效率，就必须减小其损耗。逆变电源中的损耗通常可分为两类：导通损耗和开关损耗。导通损耗是由于器件具有一定的导通电阻Rds，因此当有电流流过时将会产生一定的功耗，损耗功率Pc由下式计算：Pc=I2×Rds。在器件开通和关断过程中，器件不仅流过较大的电流，而且还承受较高的电压，因此器件也将产生较大的损耗，这种损耗称为开关损耗。开关损耗可分为开通损耗、关断损耗和电容放电损耗。
开通损耗? Pon=?1/2 ×Ip×Vp×ts×f?
关断损耗? Poff=1/2×Ip×Vp×ts×f?
电容放电损耗? Pcd=（1/2）×Cds×Vc2×f?
总的开关损耗? Pcf=Ip×Vp×ts×f+?1/2 ×Cds×Vc2×f。
式中：Ip为器件开关过程中流过的电流最大值；
Vp为器件开关过程中承受的电压最大值；
ts为开通关断时间；
f为工作频率；
Cds为功率MOSFET的漏源寄生电容。
现代电源理论指出：要减小上述这些损耗，就必须对功率开关实施零电压或零电流转换，即采用谐振型变换结构。 可以参考:
<HS150K3光伏并网逆变器使用说明书>
随着谐振开关电源的发展，谐振变换的思想也被用在逆变电源系统中，即构成了谐振型高效逆变电源。该逆变电源是在DC/DC变换中采用了零电压或零电流开关技术，因而开关损耗基本上可以消除，即使当开关频率超过1MHz以上后，电源的效率也不会明显降低。实验证明：在工作频率相同的情况下，谐振型变换的损耗可比非谐振型变换降低30%～40%。目前，谐振型电源的工作频率可达500kHz到1MHz。
另外值得注意的是，光伏系统用中小功率逆变电源的研究正朝着模块化方向发展，即采用不同的模块组合，就可构成不同的电压、波形变换系统。
毫无疑问，光伏系统用中小功率逆变电源会采用高频变换电路结构。在一些技术细节上，也会有别于其它场合使用的逆变电源，如除了追求高可靠、高效率外，还应针对光伏行业的特点，将控制、逆变有效地合二为一，即光伏逆变电源在设计上应具有过压、欠压、短路、过热、极性接反等保护功能。这样做不但降低了系统的造价，而且提高了系统的可靠性。
光伏发电逆变器工作原理；逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能，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。电力电子开关器件的通断，需要一定的驱动脉冲。
这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。产生和调节脉冲的电路，通常称为控制电路或控制回路。光伏发电逆变器的特点是转换效率高启动快，安全性能好，产品具备短路，过载，过/欠电压超温5种保护功能。
扩展资料
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)。
在选用离网型光伏发电系统用的逆变器时应注意，应具有足够的额定输出容量和负载能力。应具有较高的电压稳定性能。在各种负载下具有高效率或较高效率。应具有良好的过电流保护与短路保护功能。
参考资料来源；搜狗百科--光伏逆变器
参考资料来源；搜狗百科--逆变器
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。
光伏逆变器会用最大功率点追踪（MPPT）的技术来从太阳能板抽取最大可能的功率。
太阳能电池的太阳辐照度、温度及总电阻之间有复杂的关系，因此输出效率会有非线性的变化，称为电流-电压曲线（I-Vcurve）。
最大功率点追踪的目的就是在各环境下，针对太阳能模组的输出取_，产生一个（太阳能模组的）负载电阻来获得最大的功率。
光伏逆变器是可以将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。 其是光伏阵列系统中重要的系统平衡之一，可以配合一般交流供电的设备使用。它有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。
中文名
光伏逆变器
又称
电源调整器
分为
独立型电源用、并网用
整流电路
完成整流功能的电路
平衡压差
蒲微防水透气阀
简介
通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。
如上所述，逆变器有多种类型，因此在选择机种和容量时需特别注意。尤其在太阳能发电系统中，逆变器效率的高低是决定太阳电池容量和蓄电池容量大小的重要因素。
工作原理
光伏逆变器由升压回路和逆变桥式回路构成，升压回路主要用于将直流电压升压至逆变器输出所需直流电压，逆变桥式回路主要用于将升压后的直流电压转换为固定频率的交流电压。因此，经升压回路和逆变桥式回路完成将直流电转换为交流点的功能。
发展
2005至2010年，全球光伏逆变器市场规模由10.7亿美元增至71.8亿美元，年复合增长率为46.3%。欧洲、亚太地区及北美地区太阳能光伏产业的发展是光伏逆变器市场增长的主要推动力。
国内光伏逆变器与欧美企业相比，在价格、成本方面均有一定的成本优势，比如2012年SMA所销售逆变器产品的平均价格和平均成本分别为0.19欧元/W、0.15欧元/W，阳光电源则分别为0.69元/W、0.46元/W。另外随着太阳能逆变器产业不断发展，可观察到太阳能逆变器出现与模块品牌或系统品牌结合的现象。且大厂不断加强在各地市场布局，不管是透过代理商进入市场或在当地设工厂。而随着越来越多竞争者加入太阳能逆变器产业，预期制造商与经销商的毛利将逐渐降低。——（2014年全球光伏逆变器市场价格指数浅析）
目前，光伏逆变器产品价格将进入平缓的下降期，预计到2014年底将下降至0.4元/W，2015年底将跌破0.4元/瓦，在价格继续下滑的背后，预计2014年光伏逆变器收入增长7%至102亿美元。
据《2013-2017年全球光伏逆变器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》监测数据显示，2007年我国光伏新增装机量仅20MW，到2010年国内光伏新增装机量约520MW，是2009年228MW装机量的2倍多。2011年我国新增装机量达到2.9GW，在全球排名第四。
前瞻网预计，2015年我国光伏逆变器需求量将达到5.0GW，2020年将达到10GW。
在我国“十一五”期间，诸如逆变器等光伏发电配套设备多处在研发和创新阶段，较少受到政策关注。“十二五”时期，光伏发电市场的趋势是向全产业链发展，晶硅、组件以外的配套设备将受到市场与政策的进一步关注，发改委将逆变器列入指导目录鼓励类，就是这一趋势的体现。
2010年，我国光伏并网容量达500兆瓦，逆变器市场在5亿元左右。目前，“十二五”国内的光伏装机容量目标大幅上调到10GW，较之前公布的目标翻了一番。假设这些装机全部并网，按照1元/瓦造价计算，预计到2015年，国内逆变器市场将达到100亿元。
随着光伏逆变器行业竞争的不断加剧，大型光伏逆变器企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的光伏逆变器生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的光伏逆变器品牌迅速崛起，逐渐成为光伏逆变器行业中的翘楚！[2]
光伏逆变器是电力电子技术在太阳能发电领域的应用，行业技术水平和电力电子器件、电路拓扑结构、专用处理器芯片技术、磁性材料技术和控制理论技术发展密切相关。
[3]另外，功率等级在200 瓦～500 瓦的微型逆变器，可方便地在幕墙、窗台、小型屋面上使用，在最近几年也成为一个细分市场热点。组串型光伏逆变器单相产品以升压电路+单相无变压器拓扑结构为主；组串型光伏逆变器三相产品以升压电路+三相三电平无变压器拓扑结构为主；电站型光伏逆变器以三相桥式电路拓扑为主，同时包括无变压器和有变压器两类。光伏逆变器重点关注以下技术指标：高效率：光伏逆变器的转换效率的高低直接影响到太阳能发电系统在寿命周期内发电量的多少。
根据产品型号的不同，国际一流品牌的产品的转换效率最高可达98%以上。长寿命：光伏发电系统设计使用寿命一般为20 年左右，所以要求光伏逆变器的设计寿命需要达到较高水平。高可靠性：光伏逆变器发生故障将会导致光伏系统停机，直接带来发电量的损失，所以高可靠性是光伏逆变器的重要技术指标。宽直流电压工作范围：因为单块太阳电池组件的输出直流电压比较低，所以在实际应用中需要进行多块串联，得到一个较高的直流电压，再进行多组并联后输入到光伏逆变器。由于不同功率、不同电压的光伏电池、不同的串并联方案组合，要求对同一规格的光伏逆变器能够适应不同的直流电压输入。所以，光伏逆变器具有越宽的直流电压工作范围，就越能适应客户的实际应用需求。
符合电网并网要求：各国电网对于接入电网的设备都有着严格的技术要求，包括并网电流谐波、注入电网直流分量、电网过欠压时保护、电网过欠频时保护、孤岛保护等。随着大量可再生能源发电设备的接入，对电网的运行、调度提出了新的挑战，电网提出了如低电压穿越、无功补偿、储能等新要求。
光伏逆变器是在光伏并网系统中起转换作用的一类装置，在光伏发电中是将光伏板所产生的直流电转变为交流电再接入家用电网，供家里用电使用。光伏逆变器只是逆变器的一种。光伏逆变器的分类涉及到光伏行业、逆变原理等，下面就来具体说下逆变器的分类情况。
首先要知道光伏逆变器还有一种别称为逆变电源调整器，按照光伏发电系统中逆变器的用途不同可以将逆变器分为离网型与并网型这两种。在离网中逆变器相当于电压源，主要是起到一个独立电网的作用，所以也被称为独立型逆变器； 而并网中逆变器承担着输送电流的作用，相当于一个电流源。第二类是按照逆变器自身的波形调制的方式不同有方波型逆变器、正弦波型逆变器和组合式三相逆变器以及阶梯波逆变器这四类分类，而一般这是由厂家根据逆变器的波形来分类的。第三类是按照光伏发电系统中，并网系统的不同可以分为变压器型逆变器与无变压器型逆变器两类。当然，对于这种分类情况，一般是很少涉及的。在这三类逆变器中，很多公司像交大蓝天多采用第一种分类方式。而且，就所了解的情况来看，由于变压器承载的力度大，转换电流频繁，所以变压器一般比光伏板的寿命短。国家在这块的要求是5年，而交大蓝天给出的质保是10年。这是出于对自产品牌的自信，更是一种竞争优势。
光伏逆变器的主要有两大类:一个是按应用范围分类别一个是按输出波形分类.
（一）按应用范围分类：
（1）普通型逆变器
直流12V或24V输入，交流220V、50Hz输出，功率从75W到5000W,有些型号具有交、直流转换即UPS功能。
（2）逆变/充电一体机
在此类逆变器中，用户可以使用各种形式的电源为交流负载供电：有交流电时，通过逆变器使用交流电为负载供电，或为蓄电池充电；无交流电时，用蓄电池为交流负载供电。它可与各种电源结合使用：如蓄电池、发电机、
太阳能电池板和风力发电机等。
（3）邮电通信专用逆变器
为邮电、通信提供高品质的48V逆变器，其产品质量好、可靠性高、模块式（模块为1KW）逆变器，并具有N+1冗余功能、可扩充（功率从2KW到20KW）。
（4）航空、军队专用逆变器
此类逆变器为28Vdc输入，可提供下列交流输出：26Vac、115Vac、230Vac，其输出频率可为：50Hz、60Hz及400Hz,输出功率从30VA到3500VA不等。还有供航空专用的DC-DC转换器及变频器。
（二）按输出波形分类：
（1）方波逆变器
方波逆变器输出的交流电压波形为方波。此类逆变器所使用的逆变线路也不完全相同，但共同的特点是线路比较简单，使用的功率开关管数量很少。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。方波逆变器的优点是：线路简单、价格便宜、维修方便。缺点是由于方波电压中含有大量高次谐波，在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗，对收音机和某些通讯设备有干扰。此外，这类逆变器还有调压范围不够宽，保护功能不够完善，噪声比较大等缺点。
（2）阶梯波逆变器
此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波，逆变器实现阶梯波输出也有多种不同线路，输出波形的阶梯数目差别很大。阶梯波逆变器的优点是，输出波形比方波有明显改善，高次谐波含量减少，当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时，整机效率很高。缺点是，阶梯波叠加线路使用的功率开关管较多，其中有些线路形式还要求有多组直流电源输入。这给太阳电池方阵的分组与接线和蓄电池的均衡充电均带来麻烦。此外，阶梯波电压对收音机和某些通讯设备仍有一些高频干扰。
（3）正弦波逆变器
正弦波逆变器输出的交流电压波形为正弦波。正弦波逆变器的优点是，输出波形好，失真度很低，对收音机及通讯设备干扰小，噪声低。此外，保护功能齐全，整机效率高。缺点是：线路相对复杂，对维修技术要求高，价格较贵。
上述三种类型逆变器的分类，有利于光伏系统和风力发电系统设计人员和用户对逆变器进行识别和选型。实际上，波形相同的逆变器在线路原理，使用器件及控制方法等等方面仍有很大区别。
