光電逆變器的工作原理及特點

逆變器工作原理：

逆變裝置的核心是逆變開關電路，簡稱逆變電路。此電路透過電力電子開關的開通和關斷來完成逆變功能。

特徵：

(1)要求效率高。

由於目前太陽能電池的價格較高，為了最大限度地利用太陽能電池，提高系統的效率，必須想辦法提高逆變器的效率。

(2)可靠性要求高。

目前光電站系統主要應用在偏遠地區，許多電站都是無人值守和維護的，這就要求逆變器具有合理的電路結構，嚴格的元件選型，並且要求逆變器具有各種保護功能，如如：輸入直流極性反接保護、交流輸出短路保護、過熱、過載保護等。

(3)輸入電壓要求有較寬的適應範圍。

因為太陽能電池的端電壓會隨負載和陽光強度的變化而改變。特別是當電池老化時，其端電壓變化很大。例如，對於12V電池，其端電壓可能在10V至16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓範圍內正常運作。

光電逆變器分類：

逆變器的分類方法有很多。例如，根據逆變器輸出的交流電壓的相數，可以分為單相逆變器和三相逆變器；分為電晶體逆變器、閘流管逆變器、可關斷閘流管逆變器。根據逆變電路原理，還可分為自激振盪逆變器、階梯波疊加逆變器和脈寬調變逆變器。依應用在併網系統或離網系統，可分為併網逆變器和離網逆變器。為了方便光電用戶選擇逆變器，這裡僅根據不同的應用場合對逆變器進行分類。

1、集中式逆變器

集中式逆變器技術是將多個並聯的光電組串連接到同一個集中式逆變器的直流輸入端。一般高功率採用三相IGBT功率模組，小功率採用場效電晶體。DSP 對控制器進行轉換，以提高發電質量，使其非常接近正弦波電流，通常用於大型光伏電站（>10kW）的系統。最大的特點是系統功率高、成本低，但由於不同光伏組串的輸出電壓和電流往往不完全匹配（特別是當光伏組串因陰天、陰影、污漬而部分遮擋時）等），採用集中式逆變器。方式的改變將導致逆變過程效率的降低以及電力用戶的能源減少。同時，光電單元組工作狀態不佳會影響整個光電系統的發電可靠性。最新的研究方向是利用空間向量調變控制和開發逆變器的新型拓撲連接，以在部分負載條件下獲得高效率。

2、組串式逆變器

組串式逆變器基於模組化概念。每個光伏組串（1-5kW）經過逆變器，在直流側進行最大功率峰值跟踪，並在交流側並聯。市面上最受歡迎的逆變器。

許多大型光電站都採用組串式逆變器。優點是不受組件差異和組串間遮光的影響，同時減少光伏組件最佳工作點與逆變器的不匹配，從而提高發電量。這些技術優勢不僅降低了系統成本，也提高了系統可靠性。同時，組串之間引入「主從」概念，使得系統可以將多組光伏組串連接在一起，讓其中一組或多組在單串能量無法發揮作用的情況下工作。單一逆變器工作。，從而產生更多的電力。

最新的概念是多台逆變器相互組成一個“團隊”，而不是“主從”概念，這使得系統可靠性更進了一步。目前，無變壓器組串式逆變器佔據主導地位。

3.微型逆變器

傳統光電系統中，每個組串式逆變器的直流輸入端由約10塊光電板串聯而成。當10顆電池板串聯時，如果其中一塊無法正常運作，就會影響這一串。如果逆變器的多個輸入使用同一個MPPT，則所有輸入也會受到影響，大幅降低發電效率。在實際應用中，雲、樹木、煙囪、動物、灰塵、冰雪等各種遮蔽因素都會造成上述因素，而且這種情況很常見。在微型逆變器的光電系統中，每個板都連接著一個微型逆變器。當其中一個面板無法正常運作時，只有該面板會受到影響。所有其他光伏電池板都將以最佳狀態運行，使整個系統更有效率並產生更多電力。在實際應用中，如果組串式逆變器出現故障，會導致數千瓦的太陽能板無法運作，而微型逆變器故障的影響相當小。

4. 功耗優化器

在太陽能發電系統中安裝功率優化器可以大幅提高轉換效率，並簡化逆變器的功能以降低成本。為了實現智慧太陽能發電系統，設備功率優化器可以真正讓每個太陽能電池發揮最佳性能，並隨時監控電池消耗狀態。功率優化器是介於發電系統和逆變器之間的裝置，其主要任務是取代逆變器原有的最佳功率點追蹤功能。功率優化器透過簡化電路，以類比方式進行極快的最佳功率點跟踪掃描，單個太陽能電池對應一個功率優化器，使每個太陽能電池真正實現最佳功率點跟踪，此外，還可以了解電池狀態透過插入通訊晶片隨時隨地進行監控，出現問題可以立即報告，以便相關人員盡快修復。

光電逆變器的作用

逆變器不僅具有DC-AC轉換的功能，還具有最大限度發揮太陽能電池性能的功能和系統故障保護的功能。綜上所述，有自動運轉及停機功能、最大功率追蹤控制功能、防獨立運轉功能（併網系統）、自動電壓調整功能（併網系統）、直流檢測功能（併網系統）併網系統） 、直流接地偵測功能（適用於併網系統）。這裡簡單介紹一下自動運轉和關機功能以及最大功率追蹤控制功能。

(1)自動運轉和停止功能

早晨日出後，太陽輻射強度逐漸增強，太陽能電池的輸出也隨之增加。當達到逆變器所需的輸出功率時，逆變器開始自動運作。投入運作後，逆變器將隨時監控太陽能電池組件的輸出。只要太陽能電池組件的輸出功率大於逆變器工作所需的輸出功率，逆變器就會繼續運作；即使是陰雨天，它也會在日落時停止。逆變器也可以運作。當太陽能電池組件的輸出變小，逆變器的輸出接近0時，逆變器將形成待機狀態。

(2)最大功率追蹤控制功能

太陽能電池模組的輸出隨太陽輻射強度和太陽能電池模組本身的溫度（晶片溫度）而變化。另外，由於太陽能電池組件具有電壓隨電流增加而降低的特性，因此存在一個可以獲得最大功率的最佳工作點。太陽輻射強度在變化，顯然最佳工作點也在改變。相對於這些變化，太陽能電池組件的工作點始終處於最大功率點，系統始終從太陽能電池組件獲得最大功率輸出。這種控制就是最大功率追蹤控制。太陽能發電系統逆變器的最大特點是具有最大功率點追蹤（MPPT）功能。