摘要：太阳能是清洁的可再生能源。并网逆变器是光伏发电阵列与电网的重要接口设备，对整个光伏发电系统性能起着决定性作用。本文介绍了逆变器的电路结构、工作原理及选型要求，探讨了逆变器新技术应用。
关键词：并网逆变器；电路结构；选型；新技术应用
引言
太阳能发电有利于保护环境，维护生态 [1]，越来越受到人们的青睐。
随着太阳能控制系统性能的提高，光伏逆变器技术飞速发展，有着广阔的市场前景，研究光伏并网逆变器有着重要的意义。
1 并网逆变器的电路结构
根据与电网电压、电流的频率和相位的不同，光伏发电并网逆变器可以分为电压型和电流型。电压型逆变器与市电的电压同频率且同相位；电流型逆变器与市电的电流同频率且同相位。
并网逆变器的主电路结构分为工频隔离型、高频隔离型以及非隔离两级型。工频隔离型逆变器将太阳能转化成直流电能，由DC/AC电路转化成正弦电流，经工频变压器将电能输送到电网。高频隔离逆变器将交流电通过AC/DC转化成直流电，经DC/AC逆变产生与电网电压同频、同相的电流输送到电网[2]。非隔离型逆变器将直流电通过DC/DC电路转换，经逆变电路产生与市电电压相同频率和相位的电流输送到电网。
2 并网逆变器的工作原理
根据电路的拓扑结构将逆变器分为单相全桥逆变器、三相半桥逆变器以、三相全桥逆变器以及多电平逆变器。本文重点研究单相逆变电路。
单相逆变电路将两个开关管VT1和VT3串联，VT2和VT4串联，之后将串联后的两组开关管并联，中间连接负载R。当对开关管VT1和VT4、VT2和VT3同时开通和关断时负载R两侧就会产生交流电压。为获得正弦波电压，在每半周期内两个开关管组必须以特定规律动作，以使负载电压的有效值和正弦波在该时段内的有效值相等，目前PWM控制应用较多。
3 并网逆变器的技术选型
3.1并网逆变器选型的技术原则
光伏逆变器是光伏发电系统的关键设备，对光伏发电系统的转换效率和可靠性具有举足轻重的地位。逆变器选型的技术原则如下：
3.1.1 性能可靠，效率高
光伏发电系统发电成本较高，如果在发电过程中逆变器自身消耗能量过多或逆变失效，导致总发电量的损失和系统经济性下降，因此要求逆变器能根据太阳电池组件当前的运行状况输出最大功率。
3.1.2 直流输入电压有较宽的适应范围
由于太阳电池的端电压随外部负载和日照强度而变化，要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内正常工作，保证交流输出电压稳定。
3.1.3 具有电气保护功能
光伏逆变器应具有交流过压、欠压保护、超频、欠频保护、高温保护、交直流的过流保护、过压保护、防孤岛保护等功能[3]。
3.1.4 波形畸变小，功率因数高
当光伏发电系统并网运行时，为避免对电网的电力污染，要求逆变电源输出波形必须与外部电网一致，波形畸变小于5%，高次谐波含量小于3%，功率因数接近于1。
3.1.5 监控和数据采集
逆变器应具有多种通讯接口采集数据并发送到集控室，其控制器应有模拟输入端口与外部传感器相连，测量日照和温度等数据，以便电站数据处理分析。
3.2并网逆变器选型的技术结构
光伏发电系统目前使用的逆变器技术结构：
3.2.1 组件式逆变器
每个太阳电池组件连接一台逆变器并设有一个独立的最大功率跟踪系统，增加了逆变器对太阳电池组件的匹配性。这样的组件逆变器可应用于峰值从50Wp到400Wp的太阳电池组件。
缺点是组件逆变器的容量必须与太阳电池组件匹配，因此铭牌容量很小，一般在50到400W之间。每个组件逆变器都连接在220V的电网上，因此交流侧电缆较长，系统总效率较组串逆变器低。
3.2.2 组串式逆变器
太阳电池组件被连接成几个相互平行的串，每个串都连接单独的一台逆变器，即成为“组串逆变器”。每个组串并网逆变器具有独立的最大功率跟踪单元，从而减少了太阳电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的损失，增加了发电量。根据光伏电池组件的不同，组串逆变器的最大功率一般在数千瓦级以内。
3.2.3 集中式逆变器
10kWp以上的光伏电站，很多并行的光伏组件串连后接到同一台集中逆变器的直流输入侧，如图1所示。效率高，成本低。
图1集中逆变器接线
大型集中逆变器直接通过一台箱式变压器与配网（10kV或35kV）连接，减少逆变器输出交流侧电缆损耗，提高发电效率[4]。
4.并网逆变器新技术应用
4.1输出功率跟踪技术
最大功率点追踪由光伏组件以及综合追踪算法构成。为了使得实际光伏利用效率提升，后续需要在光照条件满足情况下对局部阴影部分进行深入探究。
4.2并网电流控制技术
并网逆变器实际输出需要通过电流进行控制，技术人员需要加强并网电流与电网电压的联系，降低谐波的实际输出。当前为了使得逆变器控制效率有效提升，需要降低电网实际扰动性，这也是目前逆变器控制技术的研究重点[5]。
4.3高效率的设计方案
与普通集中式逆变器相比，当前所采用的小功率逆变器自身售价成本较低，当前技术人员研究方向为最大降低设计总成本，提高实际逆变效率。
5 结束语
光伏电站的并网逆变器的技术优化对发电效率影响较大，为了光伏电站的安全经济运行，应继续加强此方面的技术研究，尽力提高光伏发电系统效率。
并网逆变器技术发展较快，今后将根据现场遇到的问题，重点研究高海波山区光伏电站的逆变器控制技术，为生产技术人员提供参考及借鉴。
参考文献：
[1] 傅知兰.电力系统电气设备选择与使用计算.中国电力出版社，2004年
[2] 黄鹤然.光伏并网发电系统设计与研究.机械设计与制造，2017年
[3] 许胜辉.光伏逆变器的实验研究.武汉职业技术学院雪豹，2014年
[4] 杨金焕.太阳能光伏发电应用技术.电子工业出版社，2014年
[5] 周志敏.分布式光伏发电系统设计与实例.中国电力出版社，2014年
作者简介：
段凌（1974—），男，白族，电气工程硕士，云南联众电力工程有限公司，650218，从事新能源及电力技术管理。
论文作者:段凌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/4
标签：逆变器论文; 光伏论文; 电压论文; 组件论文; 电网论文; 电流论文; 电路论文; 《电力设备》2018年第36期论文;