一、工作原理及特点
工作原理：
逆变装置【zhì】的核心，是逆变【biàn】开关电路，简称为逆【nì】变电路。该电【diàn】路【lù】通过【guò】电力电【diàn】子开关的导通【tōng】与关断，来【lái】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【de】价格偏高，为了最大限【xiàn】度的利【lì】用太阳能电【diàn】池，提高系【xì】统效率，必须设【shè】法提高逆【nì】变器的效率【lǜ】。
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【yuǎn】地区【qū】，许多电站【zhàn】无【wú】人值守【shǒu】和维护，这【zhè】就要求【qiú】逆【nì】变器【qì】有【yǒu】合【hé】理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变【biàn】器具 备各种【zhǒng】保护功能，如：输入直【zhí】流极性接【jiē】反保护、交流【liú】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【yóu】于太阳能电池的端电【diàn】压随负载和【hé】日【rì】照强度变化而变化。特别是【shì】当蓄电池老化时其【qí】端电压的变化范【fàn】围很大【dà】，如12V的蓄电池，其端电压可能在 10V~16V之间变化，这【zhè】就要求逆变器在较大的直【zhí】流输【shū】入电压【yā】范围内保【bǎo】证【zhèng】正常工作【zuò】。
二、光伏逆变器分类
有关逆变器分类的【de】方【fāng】法很多，例如：根据逆变【biàn】器输出交【jiāo】流电压的相数，可【kě】分为【wéi】单相【xiàng】逆变器和三相逆变器【qì】;根据逆变器使用的【de】半导体器件类【lèi】型不同，又可分为【wéi】晶体管逆变器、晶闸管逆【nì】变【biàn】器【qì】及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原理的【de】不【bú】同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加【jiā】型【xíng】逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用【yòng】在并【bìng】网系统还是【shì】离网系统【tǒng】中又可以【yǐ】分【fèn】为【wéi】并网逆【nì】变【biàn】器【qì】和离网逆变器。为了便于光电用户【hù】选用【yòng】逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不【bú】同进行分【fèn】类。
集中型逆变器
集【jí】中逆变技术【shù】是若干个并行的【de】光伏组串被连到同一台集【jí】中逆【nì】变器的直流输入端，一般功率大的【de】使用三【sān】相的IGBT功率模块，功率较小【xiǎo】的【de】使用场【chǎng】效应晶体管【guǎn】，同时使【shǐ】用DSP转【zhuǎn】换【huàn】控【kòng】制器来改善所产出电能的【de】质量，使它非常【cháng】接【jiē】近于正弦【xián】波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特【tè】点是系统的功【gōng】率高，成本低【dī】，但由于不同光伏【fú】组串【chuàn】的输出【chū】电压、电流往【wǎng】往不【bú】完全【quán】匹配(特别是光伏组【zǔ】串因【yīn】多【duō】云、树荫、污渍等【děng】原因被部分遮挡时)，采用集中逆变的 方【fāng】式会导【dǎo】致逆变过【guò】程【chéng】的效率降低和电户能的【de】下降【jiàng】。同时整个光【guāng】伏系统的发电可【kě】靠【kào】性受某一光【guāng】伏单元组工作状态不 良的【de】影响。最新的研【yán】究方向是运【yùn】用空间【jiān】矢量的调制控制以及开发新的逆变器的【de】拓扑连【lián】接【jiē】，以获得部分负载情况下的高效率。
组串型逆变器
组串逆【nì】变器是基【jī】于模块化概【gài】念基础上的，每个光伏组【zǔ】串(1-5kw)通【tōng】过一个逆【nì】变器，在直流【liú】端具有最大功率峰值跟踪，在交流【liú】端【duān】并联并【bìng】网，已【yǐ】成为现在【zài】国际市场【chǎng】上最流行的逆变器。
许多大型【xíng】光【guāng】伏电【diàn】厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影【yǐng】的影【yǐng】响，同【tóng】时【shí】减少了【le】光伏组件最佳工作点与逆变器【qì】不匹配的情况【kuàng】，从【cóng】而增加了【le】发电量。技术上【shàng】的【de】这些优势【shì】不仅降低了系统成【chéng】本，也增加【jiā】了系【xì】统的可【kě】靠性。同时，在【zài】组串【chuàn】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【zuò】的情况下，将几组【zǔ】光伏组串联【lián】系【xì】在一【yī】起【qǐ】，让其中一【yī】个【gè】或几个工作，从而【ér】产出更多的【de】电能。
最【zuì】新【xīn】的概念为几【jǐ】个逆【nì】变器相互组成一个"团队"来代替"主-从【cóng】"的概念，使得系统的可靠性又进【jìn】了一【yī】步。目【mù】前，无变【biàn】压【yā】器式组串逆【nì】变器【qì】已占了主导【dǎo】地位。
微型逆变器
在传统【tǒng】的PV系【xì】统中，每【měi】一路组串型逆变器的直流输入端【duān】，会由10块左右光伏电池板串联接【jiē】入【rù】。当10块串【chuàn】联的 电【diàn】池板【bǎn】中，若有一块不能良好【hǎo】工作，则这一串都会受到【dào】影响。若逆变器多路输入使用同一【yī】个MPPT，那么各路输入 也【yě】都会受到影【yǐng】响，大幅【fú】降低发电【diàn】效【xiào】率。在实际应用中，云彩，树木【mù】，烟【yān】囱，动物【wù】，灰尘，冰雪等各【gè】种遮【zhē】挡因素都会【huì】引起上述因【yīn】素【sù】，情况【kuàng】非常普遍。
而【ér】在微型【xíng】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【qì】，当电池 板中【zhōng】有一块不能良好工作，则只【zhī】有这【zhè】一块都会受到影响【xiǎng】。其他光【guāng】伏板都将在最佳工作状【zhuàng】态运行，使得【dé】系统总【zǒng】体效率更高，发【fā】电量更大【dà】。在实际应【yīng】用中，若组串型逆变器出【chū】现故障，则会引起几千【qiān】瓦的电池板不能【néng】发【fā】挥作用，而微 型逆变器故【gù】障【zhàng】造【zào】成的影响相当之【zhī】小。
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【shēng】转换效【xiào】率，并将逆变器(Inverter)功能【néng】化繁为简【jiǎn】降【jiàng】低 成本。为实现【xiàn】智慧型【xíng】太阳能发电系统，装置功率优【yōu】化器可确实让每一个太阳能【néng】电【diàn】池发挥最【zuì】佳效能，并随时【shí】监【jiān】控电池耗【hào】损状【zhuàng】态。
功率优化器是介于发电【diàn】系统与逆变器之间的装置，主【zhǔ】要任【rèn】务是替代逆变【biàn】器原【yuán】本的最【zuì】佳功率点追踪功 能。功率优【yōu】化器藉由将线【xiàn】路【lù】简化以及单一太阳能电【diàn】池即对【duì】应一个功率【lǜ】优化器【qì】等【děng】方式，以【yǐ】类比式【shì】进行【háng】极为【wéi】快速的最佳【jiā】功率点追踪【zōng】扫描【miáo】，进而【ér】让每【měi】一个【gè】太阳能电池皆可【kě】确实达到最佳功率点追踪，除此之外，还能【néng】藉【jiè】置入通讯晶【jīng】片随 时随地【dì】监控电池状态，即时【shí】回报问题让相关人员尽速维修。
三、光伏逆变器的功能
逆变【biàn】器不【bú】仅具有直交流变换功能【néng】，还【hái】具【jù】有【yǒu】最大限度地发挥【huī】太阳电池性能的功能【néng】和系统故障保护【hù】功【gōng】能。归纳起来有【yǒu】自动运行和停机功能、最大【dà】功【gōng】率跟踪控制功能、防【fáng】单独运行功能(并网【wǎng】系统用【yòng】)、自动电压调整功能(并网系统用)、直流检测功【gōng】能(并网系统用)、直流接地检测【cè】功【gōng】能(并网系统用)。这【zhè】里简单介绍【shào】自【zì】动运行和停机功能及最大功率【lǜ】跟踪控【kòng】制功能。
自动运行和停机功能
早晨日出【chū】后【hòu】，太阳辐【fú】射强度逐渐增【zēng】强，太阳电池的输出也【yě】随之增大，当达到逆【nì】变【biàn】器工作所需的输出功率【lǜ】后，逆【nì】变器即自动开始【shǐ】运行。进入运行后，逆【nì】变器【qì】便时时刻刻监视太阳电池组件的输出，只【zhī】要太【tài】阳【yáng】电池组【zǔ】件的输出功率【lǜ】大于逆变器工作所需【xū】的【de】输出功率【lǜ】，逆变【biàn】器就持续运【yùn】行;直到【dào】日落【luò】停机，即【jí】使阴【yīn】雨天逆变器【qì】也能运行。当太阳电池【chí】组件输出变小，逆【nì】变器输出接近0时，逆变器便形成待机状【zhuàng】态。
最大功率跟踪控制功能
太阳电池【chí】组件的输出是【shì】随太阳辐射强度和太【tài】阳【yáng】电池组件自身【shēn】温度(芯片温度)而【ér】变【biàn】化的。另【lìng】外由于太阳电池组件【jiàn】具有电【diàn】压随电【diàn】流增【zēng】大而下降的特性，因【yīn】此存【cún】在能获【huò】取最【zuì】大功【gōng】率的最佳工【gōng】作点。太阳辐射强度是变【biàn】化着的，显然最【zuì】佳工作点【diǎn】也是在变化的。相对于这些变化，始【shǐ】终让太阳电池【chí】组件的工作点【diǎn】处于【yú】最大【dà】功率点，系【xì】统始终从太【tài】阳电池组件【jiàn】获取最大功【gōng】率输出，这种控制就是最大功率跟【gēn】踪控制。太阳能【néng】发电系统用的逆【nì】变器的最【zuì】大特点就是包括了最大功率点跟踪【zōng】(MPPT)这一功能。
四、光伏逆变器的主要技术指标
输出电压的稳定度
在光伏【fú】系统【tǒng】中，太阳电池发出的电【diàn】能【néng】先由【yóu】蓄电池【chí】储存起来【lái】，然后【hòu】经【jīng】过【guò】逆【nì】变器逆变成220V或380V的交流电。但【dàn】是蓄【xù】电池受自身充放【fàng】电的影响，其输出电压【yā】的变化【huà】范围【wéi】较大，如标称【chēng】12V的蓄电【diàn】池【chí】，其电【diàn】压值可在10.8～14.4V之间变动(超【chāo】出【chū】这个范围可能对蓄电池造成损坏【huài】)。对于【yú】一个合【hé】格的逆变器【qì】，输入端电压在这个范【fàn】围内变化时，其稳态输出【chū】电压的变化量应不超过额定值的&Plusmn;5%，同时当负载发生【shēng】突变【biàn】时，其输出电压偏差不应超过额定值的±10%。
输出电压的波形失真度
对正【zhèng】弦波逆变【biàn】器，应规定允许的最大波形【xíng】失真度(或谐波含量)。通【tōng】常以输出电压的总波形【xíng】失真【zhēn】度表【biǎo】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【diàn】流会【huì】在【zài】感【gǎn】性【xìng】负载上【shàng】产生【shēng】涡流等附加损耗，如果逆变器波形失真度过大【dà】，会导【dǎo】致负载部件严重发热【rè】，不利于电气设备【bèi】的安全【quán】，并且严重影响系【xì】统【tǒng】的运行效率。
额定输出频率
对于包含电机之类的【de】负载，如洗衣机【jī】、电【diàn】冰箱等，由于其电机最佳【jiā】频率工作点【diǎn】为50Hz，频率【lǜ】过高或者【zhě】过【guò】低【dī】都会【huì】造【zào】成【chéng】设备【bèi】发【fā】热，降低系统运行效【xiào】率和使用寿命，所以逆变器的输出频率应是一个【gè】相对稳【wěn】定的值，通常为工频50Hz，正常工【gōng】作条件下【xià】其偏差应在&Plusmn;l%以内。
负载功率因数
表征逆【nì】变器带感性负载或容性负载【zǎi】的能力。正弦波逆【nì】变器的负载功率因数为【wéi】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【lǜ】因数较【jiào】低，则【zé】所需逆变器【qì】的容【róng】量【liàng】就要【yào】增大【dà】，一方面造成成本增【zēng】加【jiā】，同时光伏系统交流回路的视在功率增大，回路电流【liú】增【zēng】大，损耗必【bì】然增加，系统效率【lǜ】也会【huì】降低【dī】。
逆变器效率
逆变器的效率是指【zhǐ】在规定的工作【zuò】条件下，其输【shū】出【chū】功率与【yǔ】输【shū】入功率【lǜ】之比，以百分数表示，一般【bān】情况下，光伏逆变器的标称效【xiào】率【lǜ】是指纯阻负载，80%负载情【qíng】况下的效率。由【yóu】于光伏系统总体成本【běn】较高， 因此应该最大【dà】限度【dù】地提【tí】高光伏逆【nì】变【biàn】器的效【xiào】率，降【jiàng】低系【xì】统成本，提高光伏系统的性价比。目前主流逆【nì】变器标称效率在80%～95%之【zhī】间，对小【xiǎo】功率逆变器要【yào】求其【qí】效率不低于【yú】85%。在光伏系统【tǒng】实际设计过【guò】程中，不【bú】但【dàn】要选择高效率的逆变器【qì】，同时【shí】还【hái】应通过系统【tǒng】合理配置，尽量使光伏系统负载工作在最佳效率点附【fù】近。
额定输出电流(或额定输出容量)
表示在【zài】规定的负载功率因数范围内逆变器的额【é】定输出电流。有些逆变器产【chǎn】品给出的是额定输【shū】出容量，其单【dān】位以【yǐ】VA或kVA表示。逆变器【qì】的额定容量是当输【shū】出【chū】功率因【yīn】数为【wéi】1(即纯【chún】阻性负载)时，额定输【shū】出电压为额定【dìng】输出电流的乘【chéng】积。
保护措施
一【yī】款性能优良的逆变器【qì】，还应具【jù】备完备的保【bǎo】护功能或措施，以应对【duì】在实际使用过程中出现的【de】各【gè】种【zhǒng】异常情况，使【shǐ】逆【nì】变器本身及系统其他部件免受损【sǔn】伤。
(1)输入欠压保户：
当输入端电压低于额定电压的85%时，逆变器应有保护和显示。
(2)输入过压保户：
当输入端电压高于额定电压的130%时，逆变器应有保护和显示。
(3)过电流保护：
逆变器的过电流【liú】保【bǎo】护，应【yīng】能【néng】保证在负载发生【shēng】短路或【huò】电流超过允许值时及时动作【zuò】，使其免受【shòu】浪涌电【diàn】流的损伤。当工作电流超【chāo】过额定的150%时【shí】，逆变器应能【néng】自动保护。
(4)输出短路保户
逆变器短路保护动作时间应不超过0.5s。
(5)输入反接保护：
当输入端正、负极接反时，逆变器应有防护功能和显示。
(6)防雷保护：
逆变器应有防雷保护。
(7)过温保护等。
另【lìng】外，对无电压稳【wěn】定措施的逆变器【qì】，逆【nì】变器还应有输出过电压防【fáng】护【hù】措施，以【yǐ】使负载免受过电【diàn】压的损害。
8.起动特性
表征逆变器带负载起动的能力和动【dòng】态工作时的性能。逆【nì】变【biàn】器应保【bǎo】证【zhèng】在额定负【fù】载下可靠起动【dòng】。
9.噪声
电力电子【zǐ】设【shè】备中的变压【yā】器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均【jun1】会产【chǎn】生噪【zào】声。逆变器【qì】正常运行时，其噪声应不【bú】超过80dB，小型逆变【biàn】器的噪声应【yīng】不超【chāo】过65dB。
五、选型技巧
逆【nì】变器的选用，首先要【yào】考虑【lǜ】具有足【zú】够的额定容量，以满足【zú】最大负荷【hé】下设备对电功率的要求。对于以单一【yī】设备为【wéi】负载的逆变【biàn】器，其额定容【róng】量的选取【qǔ】较为简单。
当用电设【shè】备为纯阻性负载或【huò】功率因【yīn】数大于【yú】0.9时，选取逆变器的额定容【róng】量为用电设【shè】备容量的1.1～1.15倍即【jí】可。同时逆变器还应具有抗【kàng】容性和感性负载【zǎi】冲击的能力。
对【duì】一般电感性负载，如电机【jī】、冰箱、空调、洗衣机、大【dà】功率【lǜ】水泵【bèng】等，在起动时，其瞬时功率可【kě】能是其额定【dìng】功率的5～6倍，此时，逆变器将承受很【hěn】大的瞬【shùn】时浪涌。针对此类系统，逆【nì】变器的【de】额定容量应留【liú】有充分的余量，以保证负【fù】载【zǎi】能【néng】可靠起动，高性能的逆变【biàn】器【qì】可做【zuò】到【dào】连续多次满【mǎn】负【fù】荷起动而不【bú】损坏功率器件。小型【xíng】逆变器为【wéi】了自身安全，有【yǒu】时需采用软起动或限流起动的方式。
六、安装注意事项及维护
在安装前首先应该检查逆变器是否在运输过程中有无损坏。
在【zài】选【xuǎn】择安装场地时，应【yīng】该【gāi】保证周围内没【méi】有任何其他电力电子设备的干扰。
在进行电【diàn】气连【lián】接之前【qián】，务必采用【yòng】不透【tòu】光材料【liào】将光【guāng】伏电池板覆盖或断【duàn】开直【zhí】流侧断路器。暴露于阳光，光伏阵列将会产【chǎn】生【shēng】危险电压。
所有安装操作必须且仅由专业技术人员完成。
光伏【fú】系统发电系统中所使【shǐ】用线缆必【bì】须连接牢固，良好绝【jué】缘以及规格合【hé】适。
七、发展趋势
对于太阳能逆变【biàn】器来【lái】讲，提【tí】高电源【yuán】的转换效率【lǜ】是一个永恒的课题，但是【shì】当系统的效率越【yuè】来【lái】越【yuè】高【gāo】，几乎接近100%时，进一步的效率改善会伴随着性【xìng】价比的【de】低下，因【yīn】此，如何保持一个很高的效率，又能【néng】维【wéi】持很好的价格竞争力【lì】将是当前的重要课题。
与逆变器【qì】效【xiào】率的【de】改善【shàn】努力相比【bǐ】，如【rú】何提高整个逆变【biàn】系统的效【xiào】率，正逐渐成为太【tài】阳能【néng】系统的另一【yī】个重要课题。在一【yī】个太阳【yáng】能阵列中，当【dāng】局部的2~3%面积的阴影出现时，对采用【yòng】一个MPPT功能【néng】的逆变器来讲，此时的系统输出电【diàn】力恶劣时甚至会【huì】出现【xiàn】20%左右的功率下【xià】降!为【wéi】了更好地适【shì】应类【lèi】似这【zhè】样的状况针对单一或部分太阳能【néng】组件，采用一对一的MPPT或多个MPPT控【kòng】制功能【néng】是十分有效的方法。
由于【yú】逆变系统处于并网运【yùn】行【háng】的状况，系【xì】统对地的【de】漏电会造成严重的【de】安【ān】全问题;此外，为了提高系统的效率，太阳能阵列大多【duō】会被串联成很高的直流输出【chū】电压使用;为此【cǐ】，在电极间【jiān】因异常状况的【de】发生，很【hěn】容【róng】易产【chǎn】生出直流电弧，由于【yú】直流电压高，非常不【bú】容易灭弧，极容易导致【zhì】火灾。随着太阳能逆变系统【tǒng】的【de】广泛【fàn】采用，系统【tǒng】安全性的问题也将【jiāng】是逆变技术【shù】的重要部【bù】分。
此外，电力系统【tǒng】正在迎来智能电网【wǎng】技术的快速发【fā】展和普及【jí】。大量的【de】太【tài】阳能等新能源电力的系统并网【wǎng】，给智能【néng】电网系【xì】统的稳定【dìng】性提出了新的【de】技术挑战【zhàn】。设计出能够更加快【kuài】速、准确、智能化地兼容【róng】智能电网的逆【nì】变系统，将成为今后太阳【yáng】能逆【nì】变系统的必要【yào】条件。
总的来说，逆【nì】变技术的发【fā】展【zhǎn】是随【suí】着电力电子技术、微电子技术和【hé】现代控制理论的发展而发【fā】展。随【suí】着时间的【de】推移，逆变技术正向【xiàng】着频率【lǜ】更【gèng】高【gāo】、功率【lǜ】更大、效率更高、体积更小的方向发展【zhǎn】。
