逆變器的主要技術(shù)性能及評(píng)價(jià)選用

光伏逆變器是光伏系統(tǒng)核心功率調(diào)節(jié)器件。太陽能光伏組件直接發(fā)電形式為非線性直流電，必須通過直流變交流的變換設(shè)備--光伏逆變器以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電接入電網(wǎng)、負(fù)載，逆變器容量由負(fù)載性質(zhì)決定，一般小于光伏系統(tǒng)容量。

逆變器的主要技術(shù)性能及評(píng)價(jià)選用

光伏逆變器是光伏系統(tǒng)核心功率調(diào)節(jié)器件。太陽能光伏組件直接發(fā)電形式為非線性直流電，必須通過直流變交流的變換設(shè)備--光伏逆變器以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電接入電網(wǎng)、負(fù)載，逆變器容量由負(fù)載性質(zhì)決定，一般小于光伏系統(tǒng)容量。

一、技術(shù)性能

1、額定輸出電壓在規(guī)定的輸入直流電壓允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，它表示逆變器應(yīng)能輸出的額定電壓值。對(duì)輸出額定電壓值的穩(wěn)定準(zhǔn)確度一般有如下規(guī)定：（1）在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電壓波動(dòng)范圍應(yīng)有一個(gè)限定，例如其偏差不超過額定值的±3%或±5%.（2）在負(fù)載突變（額定負(fù)載0%→50%→100%）或有其他干擾因素影響的動(dòng)態(tài)情況下，其輸出電壓偏差不應(yīng)超過額定值的±8%或±10%.

2、輸出電壓的不平衡度在正常工作條件下，逆變器輸出的三相電壓不平衡度（逆序分量對(duì)正序分量之比）應(yīng)不超過一個(gè)規(guī)定值，一般以%表示，如5%或8%.

3、輸出電壓的波形失真度當(dāng)逆變器輸出電壓為正弦度時(shí)，應(yīng)規(guī)定允許的最大波形失真度（或諧波含量）。通常以輸出電壓的總波形失真度表示，其值不應(yīng)超過5%（單相輸出允許10%）。

4、額定輸出頻率逆變器輸出交流電壓的頻率應(yīng)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，通常為工頻50Hz.正常工作條件下其偏差應(yīng)在±1%以內(nèi)。

5、負(fù)載功率因數(shù)表征逆變器帶感性負(fù)載或容性負(fù)載的能力。在正弦波條件下，負(fù)載功率因數(shù)為0.7~0.9（滯后），額定值為0.9.

6、額定輸出電流（或額定輸出容量）表示在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)范圍內(nèi)逆變器的額定輸出電流。有些逆變器產(chǎn)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(dāng)輸出功率因數(shù)為1（即純阻性負(fù)載）時(shí)，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。

7、額定輸出效率逆變器的效率是在規(guī)定的工作條件下，其輸出功率對(duì)輸入功率之比，以%表示。逆變器在額定輸出容量下的效率為滿負(fù)荷效率，在10%額定輸出容量的效率為低負(fù)荷效率。

8、保護(hù)（1）過電壓保護(hù)：對(duì)于沒電壓穩(wěn)定措施的逆變器，應(yīng)有輸出過電壓防護(hù)措施，以使負(fù)截免受輸出過電壓的損害。（2）過電流保護(hù)：逆變器的過電流保護(hù)，應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時(shí)及時(shí)動(dòng)作，使其免受浪涌電流的損傷。

9、起動(dòng)特性表征逆變器帶負(fù)載起動(dòng)的能力和動(dòng)態(tài)工作時(shí)的性能。逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動(dòng)。

10、噪聲。電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及風(fēng)扇等部件均會(huì)產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運(yùn)行時(shí)，其噪聲應(yīng)不超過80dB,小型逆變器的噪聲應(yīng)不超過65dB.

二、評(píng)價(jià)為正確選用光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器，應(yīng)對(duì)逆變器的技術(shù)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)逆變器對(duì)離網(wǎng)型主要光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響和光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器性能的要求，評(píng)價(jià)內(nèi)容如下幾項(xiàng)：

1、額定輸出容量表征逆變器向負(fù)載供電的能力。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多的用電負(fù)載。但當(dāng)逆變器的負(fù)載不是純阻性時(shí)，也就是輸出功率小于1時(shí)，逆變器的負(fù)載能力將小于所給出的額定輸出容量值。

2、輸出電壓穩(wěn)定度表征逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓能力。多數(shù)逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動(dòng)范圍內(nèi)該逆變器輸出電壓的偏差%,通常稱為電壓調(diào)整率。高性能的逆變器應(yīng)同時(shí)給出當(dāng)負(fù)載由0%→100%變化時(shí)，該逆變器輸出電壓的偏差%,通常稱為負(fù)載調(diào)整率。性能良好的逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)≤±3%,負(fù)載調(diào)整率應(yīng)≤±6%.

3、整機(jī)效率表征逆變器自身功率損耗的大小，通常以%表示。容量較大的逆變器還應(yīng)給出滿負(fù)荷效率值和低負(fù)荷效率值。kW級(jí)以下逆變器的效率應(yīng)為80%~85%,10kW級(jí)逆變器的效率應(yīng)為85%~90%.逆變器效率的高低對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有重要影響。

4、保護(hù)功能過電壓、過電流及短路保護(hù)是保證逆變器安全運(yùn)行的最基本措施。功能完美的正弦波逆變器還具有欠電壓保護(hù)、缺相保護(hù)及溫度越限報(bào)警等功能。

5、起動(dòng)性能逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動(dòng)。高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負(fù)荷起動(dòng)而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全，有時(shí)采用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)。對(duì)于大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的波形失真度和噪聲水平等技術(shù)性能也十分重要。

在選用離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器時(shí)，除依據(jù)上述5項(xiàng)基本評(píng)價(jià)內(nèi)容外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）應(yīng)具有足夠的額定輸出容量和負(fù)載能力。逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿足最大負(fù)荷下設(shè)備對(duì)電功率的要求。對(duì)于以單一設(shè)備為負(fù)載的逆變器，其額定容量的選取較為簡(jiǎn)單，當(dāng)用電設(shè)備為純阻性負(fù)載或功率因數(shù)大于0.9時(shí)，選取逆變器的額定容量為電設(shè)備容量的1.1~1.15倍即可。在逆變器以多個(gè)設(shè)備為負(fù)載時(shí)，逆變器容量的選取要考慮幾個(gè)用電設(shè)備同時(shí)工作的可能性，即“負(fù)載同時(shí)系數(shù)”.

（2）應(yīng)具有較高的電壓穩(wěn)定性能。在離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中均以蓄電池為儲(chǔ)能設(shè)備。當(dāng)標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池處于浮充電狀態(tài)時(shí)，端電壓可達(dá)13.5V,短時(shí)間過充電狀態(tài)可達(dá)15V.蓄電池帶負(fù)荷放電終了時(shí)端電壓可降至10.5V或更低。蓄電池端電壓的起伏可達(dá)標(biāo)稱電壓的30%左右。這就要求逆變器具有較好的調(diào)壓性能，才能保證光伏發(fā)電系統(tǒng)以穩(wěn)定的交流電壓供電。

（3）在各種負(fù)載下具有高效率或較高效率。整機(jī)效率高是光伏發(fā)電用逆變器區(qū)別于通用型逆變器的一個(gè)顯著特點(diǎn)。10kW級(jí)的通用型逆變器實(shí)際效率只有70%~80%,將其用于光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)將帶來總發(fā)電量20%~30%的電能損耗。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意減少自身功率損耗，提高整機(jī)效率。因此這是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一項(xiàng)重要措施。在整機(jī)效率方面對(duì)光伏發(fā)電專用逆變器的要求是：kW級(jí)以下逆變器額定負(fù)荷效率≥80%~85%,低負(fù)荷效率≥65%~75%;10kW級(jí)逆變器額定負(fù)荷效率≥85%~90%,低負(fù)荷效率≥70%~80%.

（4）應(yīng)具有良好的過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能。光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，因負(fù)載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統(tǒng)過電流或短路，是完全可能的。逆變器對(duì)外電路的過電電流及短路現(xiàn)象最為敏感，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，在選用逆變器時(shí)，必須要求具備有良好的對(duì)過電流及短路的自我保護(hù)功能。

（5）維護(hù)方便。高質(zhì)量的逆變器在運(yùn)行若干年后，因元器件失效而出現(xiàn)故障，應(yīng)屬于正常現(xiàn)象。除生產(chǎn)廠家需有良好的售后服務(wù)系統(tǒng)外，還要求生產(chǎn)廠家在逆變器生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)及元器件選型方面具有良好的可維護(hù)性。例如，損壞元器件有充足的備件或容易買到，元器件的互換性好；在工藝結(jié)構(gòu)上，元器件容易拆裝，更換方便。這樣，即使逆變器出現(xiàn)故障，也可迅速恢復(fù)正常。