光伏逆變器一課件

*光伏逆變器

*光伏逆變器

一、光伏逆變器的結(jié)構(gòu)及分類光伏逆變器一課件*逆變逆變——直流電變成交流電。逆變器由半導(dǎo)體器件組成的電力變換裝置，將直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，是整流變換的逆過(guò)程。光伏逆變器把光伏電池產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的電力轉(zhuǎn)換裝置。*逆變*2.1逆變器的基本結(jié)構(gòu)1逆變器的基本結(jié)構(gòu)由輸入電路、輸出電路、主逆變電路、控制電路、輔助電路和保護(hù)電路等構(gòu)成。逆變器基本電路構(gòu)成示意圖*2.1逆變器的基本結(jié)構(gòu)*2.2逆變器的分類1根據(jù)功率大小小型逆變器(<1kW)中型逆變器(1-10kW)大型逆變器(10-100kW)超大型逆變器(100kW以上)2根據(jù)輸出交流電的頻率工頻逆變器：頻率為50-60Hz中頻逆變器：頻率為400Hz-1kHz高頻逆變器:10幾KHz到MHz*2.2逆變器的分類1根據(jù)功率大小*3.按是否與電網(wǎng)交互(1)并網(wǎng)逆變器直接聯(lián)網(wǎng):不使用儲(chǔ)能元件，一側(cè)連PV，一側(cè)連接電網(wǎng)。帶蓄電池(2)獨(dú)立運(yùn)行逆變器（用于帶蓄電池的獨(dú)立運(yùn)行PV系統(tǒng))*3.按是否與電網(wǎng)交互(1)并網(wǎng)逆變器*獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器*獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器*并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器*并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器電網(wǎng)類型：低壓網(wǎng)：電壓等級(jí)在1kV以下；常見(jiàn)的是戶用和小區(qū)的380VAC三相電。中壓網(wǎng)：1～10kV；常見(jiàn)的小區(qū)，工業(yè)廠區(qū)配電為10kV。高壓網(wǎng)：高壓10kV，低于330kV；一般為省內(nèi)的干線。超高壓網(wǎng)：低于1000kV；一般為全國(guó)的干線。特高壓網(wǎng)：1000kV及以上。電網(wǎng)類型：光伏電站接入電網(wǎng)的類型：接入低壓電網(wǎng)：(1)接入電網(wǎng)：直接接入本地配電網(wǎng)，分為單相和三相接入；(2)功率要求：原則上要求光伏發(fā)電功率不超過(guò)配電變壓器容量的25%~30%。常見(jiàn)的配電變壓器容量為1.6~2MW左右，如果光伏電站能量不超過(guò)400kW，一般接入電壓電網(wǎng)；(3)電網(wǎng)保護(hù)要求：與本地配電網(wǎng)共用繼電保護(hù)裝置，光伏接入可能對(duì)繼電保護(hù)有一定影響；(4)系統(tǒng)接地保護(hù)：配網(wǎng)中電網(wǎng)低壓側(cè)必帶N線，且N線在配電變壓器側(cè)與PE相連。相應(yīng)的，光伏逆變器也必須帶N線。光伏電站接入電網(wǎng)的類型：光伏電站接入電網(wǎng)的類型：

接入中壓電網(wǎng)：(1)接入電網(wǎng)：必須通過(guò)升壓變壓器后接入10kV或35kV中壓電網(wǎng)；(2)功率要求：一般電站功率都大于10MW以上，功率太小不劃算；(3)電網(wǎng)保護(hù)要求：接入點(diǎn)必須自帶繼電保護(hù)裝置；(4)系統(tǒng)接地保護(hù)：箱變低壓N線一般不引出，也不需要接PE。光伏電站接入電網(wǎng)的類型：

接入中壓電網(wǎng)：*微型逆變器：只接到一個(gè)或幾個(gè)PV組件。通常單機(jī)功率在1KW以下，單MPPT，應(yīng)用中多為0.25-1KW一路MPPT。其優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)每塊或幾塊電池板進(jìn)行獨(dú)立的MPPT控制，但該類逆變器每瓦成本很高。組串逆變器：?jiǎn)螜C(jī)功率在數(shù)kW～數(shù)十kW之間,單個(gè)或多個(gè)MPPT。該類逆變器每瓦成本較高，主要應(yīng)用于中小型電站。適用于中小型屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，小型地面電站。系統(tǒng)包含元件：組件，直流電纜，逆變器，交流配電，電網(wǎng)。

4.按輸出功率等級(jí)*微型逆變器：只接到一個(gè)或幾個(gè)PV組件。通常單機(jī)功率在1KW集中型逆變器：

主要特點(diǎn)是單機(jī)功率大、最大功率跟蹤(MPPT)數(shù)量少、每瓦成本低。功率等級(jí)為500KW～兆瓦級(jí)以上。一般適用于日照均勻的大型廠房，荒漠電站，地面電站等大型發(fā)電系統(tǒng)中。系統(tǒng)包含元件：光伏組件，直流電纜，匯流箱，直流電纜，直流匯流配電，直流電纜，逆變器，隔離變壓器，交流配電，電網(wǎng)。

集中型逆變器：

主要特點(diǎn)是單機(jī)功率大、最大功率跟蹤(MPPT*5按輸出的交流電壓波形方波逆變器階梯波逆變器正弦波逆變器*5按輸出的交流電壓波形方波逆變器階梯波逆變器正弦波逆變按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)逆變器拓?fù)渲心芰哭D(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的數(shù)目，逆變器可分為單級(jí)結(jié)構(gòu)、兩級(jí)結(jié)構(gòu)和多級(jí)結(jié)構(gòu)逆變器。*

單級(jí)結(jié)構(gòu)逆變器兩級(jí)或多級(jí)結(jié)構(gòu)逆變器按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)逆變器拓?fù)渲心芰哭D(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的數(shù)目，逆7.按是否帶隔離分為非隔離型、工頻隔離型、高頻隔離型。7.按是否帶隔離單級(jí)式結(jié)構(gòu)，非隔離型。多路組光伏組件串并聯(lián)達(dá)到足夠的電壓，直接一級(jí)逆變得到交流輸出到電網(wǎng)。特點(diǎn)：組件與電網(wǎng)直接沒(méi)有隔離。集中式逆變器多采用，多用于大型光伏電站。單級(jí)式結(jié)構(gòu)，非隔離型。多路組光伏組件串并聯(lián)達(dá)到足夠的電壓，直單級(jí)非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：1.光伏陣列通過(guò)逆變器直接耦合并網(wǎng)，組件與電網(wǎng)之間無(wú)隔離。體積小、重量輕、效率高、成本低。2.為了使直流側(cè)電壓達(dá)到能夠直接并網(wǎng)逆變的電壓，一般要求光伏陣列通過(guò)串并聯(lián)達(dá)到較高的輸出電壓。3.由于光伏陣列的輸出電壓較高，要求光伏陣列乃至整個(gè)系統(tǒng)必須具有較高的絕緣等級(jí)，防止漏電。4.大面積的光伏組件與地之間存在較大的分布電容，易產(chǎn)生光伏電池對(duì)地的共模漏電流。漏電流解決措施：采用雙極性SPWM調(diào)制；加直流旁路環(huán)節(jié)、交流旁路環(huán)節(jié)。5.無(wú)隔離變壓器，逆變器容易向電網(wǎng)注入直流分量。直流分量產(chǎn)生原因：檢測(cè)元件的零點(diǎn)漂移；A/D轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)漂移；驅(qū)動(dòng)電路不一致；開(kāi)關(guān)管特性不一致；SPWM產(chǎn)生電路或軟件引起的直流分量。單級(jí)非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)式結(jié)構(gòu)，工頻隔離型逆變得到的交流輸出經(jīng)工頻變壓器接到電網(wǎng)。特點(diǎn)：工頻變壓器一般體積龐大。單級(jí)式結(jié)構(gòu)，工頻隔離型逆變得到的交流輸出經(jīng)工頻變壓器接到電網(wǎng)工頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、抗沖擊性能好、安全性能良好、無(wú)直流分量注入電網(wǎng)問(wèn)題。2.工頻變壓器體積大、重量重、噪聲高、效率低。工頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：兩級(jí)式結(jié)構(gòu)。多數(shù)DC/DC升壓會(huì)采用帶高頻隔離的電路結(jié)構(gòu)，做成高頻隔離型。高頻隔離型特點(diǎn)：體積小、直流輕、帶電氣隔離。兩級(jí)式結(jié)構(gòu)。多數(shù)DC/DC升壓會(huì)采用帶高頻隔離的電路結(jié)構(gòu)，做二、光伏并網(wǎng)逆變器的主要電氣參數(shù)指標(biāo)要求光伏逆變器一課件三、光伏并網(wǎng)逆變器的主要電氣參數(shù)指標(biāo)要求

（參照光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范NBT_32004-2013

）3.1輸入要求輸入?yún)?shù)一般包括輸入電壓范圍、最大輸入電流、最大輸入功率。逆變器最大輸入電流或功率要求不超過(guò)額定輸入的110%。3.2輸出要求輸出參數(shù)一般包括額定輸出電壓、輸出電流、輸出功率。逆變器輸出電流或輸出功率的偏差應(yīng)在標(biāo)稱的額定輸出的+10％以內(nèi)。3.3光伏逆變器的效率對(duì)于光伏逆變器，決定其能量轉(zhuǎn)換的效率包括動(dòng)態(tài)最大功率點(diǎn)跟蹤效率和轉(zhuǎn)換效率。三、光伏并網(wǎng)逆變器的主要電氣參數(shù)指標(biāo)要求

（參照光伏發(fā)電并網(wǎng)最高效率：指逆變器在全電壓、全負(fù)載范圍內(nèi)測(cè)試到的效率最高的點(diǎn)。NBT_32004-2013規(guī)范中要求不帶隔離變壓器型逆變器的轉(zhuǎn)換效率最大值應(yīng)不低于96％，帶隔離變壓器型逆變器的轉(zhuǎn)換效率最大值應(yīng)不低于94%。歐洲效率（EU效率）：歐洲制定的效率加權(quán)計(jì)算方法。額定功率的5%、10%、20%、30%、50%、100%的加權(quán)平均。加州效率（CEC效率）：美國(guó)加州地區(qū)制定的效率加權(quán)計(jì)算方法。額定功率的10%、20%、30%、50%、75%、100%的加權(quán)平均。以上這些都是逆變器本身的轉(zhuǎn)換效率，稱為靜態(tài)效率。最高效率：指逆變器在全電壓、全負(fù)載范圍內(nèi)測(cè)試到的效率最高的點(diǎn)逆變器效率曲線*逆變器效率曲線*3.3光伏逆變器的效率MPPT效率：衡量光伏并網(wǎng)逆變器控制著光伏電池是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，這個(gè)將直接影響光伏發(fā)電系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)換效率。3.3光伏逆變器的效率MPPT效率：3.3光伏逆變器的效率綜合效率綜合效率=靜態(tài)效率×MPPT效率很多權(quán)威的實(shí)驗(yàn)室采用基于光伏陣列模擬器的MPPT測(cè)試，實(shí)際上測(cè)試的是包括了靜態(tài)效率和MPPT效率在內(nèi)的綜合效率。例如德國(guó)PHOTON實(shí)驗(yàn)室的PHOTON效率。3.3光伏逆變器的效率綜合效率3.3光伏逆變器的效率PHOTON效率輸入電壓：在整個(gè)MPPT范圍內(nèi)平均選20個(gè)點(diǎn)。輸出電壓：接電網(wǎng)，線電壓400V/50Hz輸出功率：5%~120%功率范圍內(nèi)選取24個(gè)點(diǎn)3.3光伏逆變器的效率PHOTON效率*3.4功率因數(shù) Pout—輸出有功功率

Qout－輸出無(wú)功功率 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并網(wǎng)逆變器半載以上時(shí)功率因數(shù)不能小于0.98（超前或滯后），20%~50%負(fù)載以上時(shí)功率因數(shù)不能小于0.95.標(biāo)準(zhǔn)中并且要求并網(wǎng)逆變器有一定的無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力。

光伏發(fā)電站安裝的并網(wǎng)逆變器應(yīng)滿足額定有功出力下功率因數(shù)在超前0.95一滯后0.95的范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)可調(diào)，

*3.4功率因數(shù)3.5.諧波和波形失真諧波系數(shù)HF（HarmonicFactor）諧波系數(shù)HF定義為諧波分量有效值同基波分量有致值之比，即

式中n=1、2、3…，表示諧波次數(shù)，n=1時(shí)為基波?？傊C波系數(shù)THD（TotalHarmonicDistrotion）

總諧波系數(shù)表征了一個(gè)實(shí)際波形同其基波的接近程度。THD定義為3.5.諧波和波形失真諧波系數(shù)HF（Harmoni逆變器在運(yùn)行時(shí)不應(yīng)造成電網(wǎng)電壓波形過(guò)度畸變和注入電網(wǎng)過(guò)度的諧波電流，以確保對(duì)連接到電網(wǎng)的其他設(shè)備不造成不利影響。根據(jù)NB/T32004-2013

標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定額定輸出時(shí)總諧波系數(shù)THD不應(yīng)超過(guò)5。另外對(duì)各次諧波含量的允許值也有規(guī)定：

逆變器在運(yùn)行時(shí)不應(yīng)造成電網(wǎng)電壓波形過(guò)度畸變和注入電網(wǎng)過(guò)度的諧各次諧波含量的允許值

光伏逆變器一課件3.6直流分量逆變器額定功率并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，向電網(wǎng)饋送的直流電流分量應(yīng)不超過(guò)其輸出電流額定值的0.5％或5mA，取二者中較大值。3.6直流分量三、逆變器的主要保護(hù)功能要求光伏逆變器一課件三、逆變器的主要保護(hù)功能要求1.直流輸入側(cè)過(guò)電壓保護(hù)2.交流輸出側(cè)過(guò)電壓／欠電壓保護(hù)3.交流輸出過(guò)頻／欠頻保護(hù)4.直流極性誤接保護(hù)5.交流缺相保護(hù)三、逆變器的主要保護(hù)功能要求1.直流輸入側(cè)過(guò)電壓保護(hù)6.直流輸入過(guò)載保護(hù)7.輸出端短路保護(hù)8.反放電保護(hù)當(dāng)逆變器直流側(cè)電壓低于允許工作范圍或逆變器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，逆變器直流側(cè)應(yīng)無(wú)反向電流流過(guò)。6.直流輸入過(guò)載保護(hù)*9.防孤島效應(yīng)保護(hù)當(dāng)電網(wǎng)供電因故障事故或停電維修時(shí)，用戶端的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能及時(shí)檢測(cè)出停電狀態(tài)，形成由光伏發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負(fù)載組成的自給供電孤島。這種現(xiàn)象稱為孤島效應(yīng)。孤島效應(yīng)的危害：對(duì)于在這些線路上的電網(wǎng)工作人員可能造成安全問(wèn)題，而且有可能給配電系統(tǒng)及一些負(fù)載設(shè)備造成損害。逆變器具有檢測(cè)突然與電網(wǎng)失去連接的能力，并以自動(dòng)關(guān)斷逆變器作為響應(yīng)，即防孤島效應(yīng)。*9.防孤島效應(yīng)保護(hù)*NBT_32004-2013規(guī)定：逆變器并入10kV及以下電壓等級(jí)配電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)具有防孤島效應(yīng)保護(hù)功能。若逆變器并入的電網(wǎng)供電中斷，逆變器應(yīng)在2s內(nèi)停止向電網(wǎng)供電，同時(shí)發(fā)出警示信號(hào)。對(duì)于并入35kV及以上電壓等級(jí)輸電網(wǎng)的逆變器，可由繼電保護(hù)裝置完成保護(hù)。*NBT_32004-2013規(guī)定：逆變器并入10kV及以下10.低電壓穿越(LowVoltageRideThrough,LVRT）是指當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)的電壓跌落時(shí)，在一定電壓跌落范圍和時(shí)間間隔內(nèi)，光伏電站能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，避免電網(wǎng)故障的擴(kuò)大化，同時(shí)光伏并網(wǎng)逆變器需要能夠發(fā)出一定的有功和無(wú)功功率，以支撐電網(wǎng)恢復(fù)。零電壓穿越(ZVRT)比低電壓穿越（LVRT）要求更高，測(cè)試更加嚴(yán)格。*10.低電壓穿越(LowVoltageRideThr光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NBT_32004-2013規(guī)定：下圖為光伏發(fā)電站應(yīng)滿足的低電壓穿越要求：a)逆變器交流側(cè)電壓跌至0時(shí)，逆變器能夠保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行0.15s后恢復(fù)至標(biāo)稱電壓的20%;整個(gè)跌落時(shí)間持續(xù)0.625s后逆變器交流側(cè)電壓開(kāi)始恢復(fù)，并且電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到標(biāo)稱電壓的90％時(shí)，逆變器能夠保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行;b)光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至曲線1以下時(shí)，光伏發(fā)電站可以從電網(wǎng)切出。光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NBT_32004-201六知名逆變器廠家國(guó)內(nèi)逆變器廠家2015中國(guó)光伏電站逆變器企業(yè)20強(qiáng)出貨量(2014年)1華為技術(shù)有限公司4000MW營(yíng)業(yè)額23億陽(yáng)光電源股份有限公司4234.7MW營(yíng)業(yè)額14.3億2特變電工西安電氣科技有限公司1800MW12深圳晶福源科技有限公司527MW3無(wú)錫上能新能源有限公司1700MW13深圳市中興昆騰有限公司400MW4深圳科士達(dá)科技股份有限公司892.31MW14北京能高自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司368MW5廈門(mén)科華恒盛股份有限公司832MW15江蘇固德威電源科技有限公司360MW6廣東易事特電源股份有限公司830MW16廣州三晶電氣有限公司350MW7上海正泰電源系統(tǒng)有限公司817MW17寧波錦浪新能源科技有限公司300MW8湖北追日電氣股份有限公司684MW18北電能源(青島)有限公司80MW微逆9江蘇兆伏愛(ài)索新能源有限公司679MW19浙江昱能光伏科技集成有限公司53.7MW微逆10山億新能源股份有限公司620MW20蘇州歐姆尼克新能源科技有限公司50MW微逆11深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司550MW六知名逆變器廠家國(guó)內(nèi)逆變器廠家1華為技術(shù)有限公司4000M*(2)國(guó)際逆變器*(2)國(guó)際逆變器**認(rèn)證小功率機(jī)型的認(rèn)證繁多，不同國(guó)家或地區(qū)都有各自的認(rèn)證要求。

國(guó)內(nèi)要求必須過(guò)“金太陽(yáng)”認(rèn)證；國(guó)外的認(rèn)證如德國(guó)TüV、VDE-AR-N4105、CE，意大利Enel-GUIDA，西班牙ROYALDECREE1663/2000，英國(guó)G83、G59，澳洲AS4777，美洲UL-1741等。大功率機(jī)型的主要認(rèn)證

國(guó)內(nèi)必過(guò)的認(rèn)證有“金太陽(yáng)”認(rèn)證和低電壓穿越試驗(yàn)通過(guò)報(bào)告；有的廠家為了出口或用戶的需要，也做德國(guó)TUV認(rèn)證或BDEW(德國(guó)中壓電網(wǎng)指令要求)

認(rèn)證小功率機(jī)型的認(rèn)證繁多，不同國(guó)家或地區(qū)都有各自的認(rèn)證要求。四、逆變器的控制光伏逆變器一課件光伏逆變器跟蹤最大功率點(diǎn)的過(guò)程，就是不斷調(diào)整逆變器有功輸出，使光伏電池實(shí)際工作點(diǎn)能跟蹤其最大功率點(diǎn)。四光伏逆變器的控制四光伏逆變器的控制4.1常用的MPPT方法

a）太陽(yáng)能電池I-V特性（標(biāo)幺值）b）太陽(yáng)能電池P-V特性（標(biāo)幺值）太陽(yáng)能電池在相同溫度和不同光照度下I-V和P-V變化曲線4.1常用的MPPT方法a）太陽(yáng)能電池I常用的MPPT方法(1)恒定電壓法（CVT）恒定電壓法是根據(jù)光伏電池的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，例如有的光伏電池工作在最大功率點(diǎn)時(shí)，輸出電壓約為開(kāi)路電壓的0.78倍時(shí)。所以控制輸出電壓穩(wěn)定在這個(gè)理論點(diǎn)Vp。采用CVT控制的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)工作電壓具有良好的穩(wěn)定性。由于

光伏陣列的最大功率點(diǎn)電壓與開(kāi)路電壓的比值并不總等于同一常數(shù)。因此,可以說(shuō)該算法追蹤的穩(wěn)態(tài)誤差較大,能量轉(zhuǎn)換效率低。常用的MPPT方法(1)恒定電壓法（CVT）常用的MPPT方法(2)導(dǎo)納增量法（INC）通過(guò)光伏陣列P-V曲線可知最大值P處的斜率為零，得到

上式為達(dá)到最大功率點(diǎn)的條件，即輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負(fù)值時(shí)，光伏陣列工作在最大功率點(diǎn)。所以通過(guò)判斷dI/dV與-I/V的關(guān)系可判斷當(dāng)前狀態(tài)是否達(dá)到最大功率點(diǎn)，判斷如下①當(dāng)dI/dV=-I/V時(shí)，在最大功率點(diǎn)處，參考電壓保持不變；②當(dāng)dI/dV>-I/V時(shí)，在最大功率點(diǎn)的左邊，需要增大參考電壓；③當(dāng)dI/dV<-I/V時(shí)，在最大功率點(diǎn)的右邊，需減小參考電壓。導(dǎo)納增量法控制效果好、穩(wěn)定度高、精度高。常用的MPPT方法(2)導(dǎo)納增量法（INC）常用的MPPT方法(3)擾動(dòng)觀測(cè)法（P&O）擾動(dòng)觀測(cè)法又可稱為爬山法。算法原理是在光伏陣列正常工作時(shí),以微小的電壓波動(dòng)不斷擾動(dòng)陣列的輸出電壓,在電壓變化的同時(shí),檢測(cè)功率變化的方向,從而確定尋優(yōu)方向,決定下一步電壓參考值的大小。具體做法是先讓光伏電池按照某一電壓值輸出，測(cè)得它的輸出功率，然后再在這個(gè)電壓的基礎(chǔ)上給一個(gè)電壓擾動(dòng)，擾動(dòng)可正可負(fù)，再測(cè)量輸出功率，比較測(cè)得的兩個(gè)功率值，如果功率值增加了，則繼續(xù)給相同方向的擾動(dòng)，如果功率值減少了，則施加反方向的擾動(dòng)。常用的MPPT方法(3)擾動(dòng)觀測(cè)法（P&O）擾動(dòng)觀測(cè)法具有控制思路簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)較為方便的優(yōu)點(diǎn)。但該方法由于不斷干擾光伏陣列工作電壓,故理論上雖然在某日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下光伏陣列存在唯一的最大功率點(diǎn),卻無(wú)法最終穩(wěn)定運(yùn)行在該最優(yōu)點(diǎn)。因此,可以說(shuō)擾動(dòng)法的本質(zhì)缺點(diǎn)即為陣列輸出功率會(huì)在最大功率點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)反復(fù)振蕩,而振蕩的幅值則由算法的步長(zhǎng)決定。存在著因功率跟蹤過(guò)程中非單調(diào)性造成的誤差；而在日照強(qiáng)度等環(huán)境條件劇烈變化時(shí)可能導(dǎo)致跟蹤失敗。擾動(dòng)觀測(cè)法具有控制思路簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)較為方便的優(yōu)點(diǎn)。但該方法由于*光伏逆變器

*光伏逆變器

一、光伏逆變器的結(jié)構(gòu)及分類光伏逆變器一課件*逆變逆變——直流電變成交流電。逆變器由半導(dǎo)體器件組成的電力變換裝置，將直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，是整流變換的逆過(guò)程。光伏逆變器把光伏電池產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的電力轉(zhuǎn)換裝置。*逆變*2.1逆變器的基本結(jié)構(gòu)1逆變器的基本結(jié)構(gòu)由輸入電路、輸出電路、主逆變電路、控制電路、輔助電路和保護(hù)電路等構(gòu)成。逆變器基本電路構(gòu)成示意圖*2.1逆變器的基本結(jié)構(gòu)*2.2逆變器的分類1根據(jù)功率大小小型逆變器(<1kW)中型逆變器(1-10kW)大型逆變器(10-100kW)超大型逆變器(100kW以上)2根據(jù)輸出交流電的頻率工頻逆變器：頻率為50-60Hz中頻逆變器：頻率為400Hz-1kHz高頻逆變器:10幾KHz到MHz*2.2逆變器的分類1根據(jù)功率大小*3.按是否與電網(wǎng)交互(1)并網(wǎng)逆變器直接聯(lián)網(wǎng):不使用儲(chǔ)能元件，一側(cè)連PV，一側(cè)連接電網(wǎng)。帶蓄電池(2)獨(dú)立運(yùn)行逆變器（用于帶蓄電池的獨(dú)立運(yùn)行PV系統(tǒng))*3.按是否與電網(wǎng)交互(1)并網(wǎng)逆變器*獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器*獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器*并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器*并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器電網(wǎng)類型：低壓網(wǎng)：電壓等級(jí)在1kV以下；常見(jiàn)的是戶用和小區(qū)的380VAC三相電。中壓網(wǎng)：1～10kV；常見(jiàn)的小區(qū)，工業(yè)廠區(qū)配電為10kV。高壓網(wǎng)：高壓10kV，低于330kV；一般為省內(nèi)的干線。超高壓網(wǎng)：低于1000kV；一般為全國(guó)的干線。特高壓網(wǎng)：1000kV及以上。電網(wǎng)類型：光伏電站接入電網(wǎng)的類型：接入低壓電網(wǎng)：(1)接入電網(wǎng)：直接接入本地配電網(wǎng)，分為單相和三相接入；(2)功率要求：原則上要求光伏發(fā)電功率不超過(guò)配電變壓器容量的25%~30%。常見(jiàn)的配電變壓器容量為1.6~2MW左右，如果光伏電站能量不超過(guò)400kW，一般接入電壓電網(wǎng)；(3)電網(wǎng)保護(hù)要求：與本地配電網(wǎng)共用繼電保護(hù)裝置，光伏接入可能對(duì)繼電保護(hù)有一定影響；(4)系統(tǒng)接地保護(hù)：配網(wǎng)中電網(wǎng)低壓側(cè)必帶N線，且N線在配電變壓器側(cè)與PE相連。相應(yīng)的，光伏逆變器也必須帶N線。光伏電站接入電網(wǎng)的類型：光伏電站接入電網(wǎng)的類型：

接入中壓電網(wǎng)：(1)接入電網(wǎng)：必須通過(guò)升壓變壓器后接入10kV或35kV中壓電網(wǎng)；(2)功率要求：一般電站功率都大于10MW以上，功率太小不劃算；(3)電網(wǎng)保護(hù)要求：接入點(diǎn)必須自帶繼電保護(hù)裝置；(4)系統(tǒng)接地保護(hù)：箱變低壓N線一般不引出，也不需要接PE。光伏電站接入電網(wǎng)的類型：

接入中壓電網(wǎng)：*微型逆變器：只接到一個(gè)或幾個(gè)PV組件。通常單機(jī)功率在1KW以下，單MPPT，應(yīng)用中多為0.25-1KW一路MPPT。其優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)每塊或幾塊電池板進(jìn)行獨(dú)立的MPPT控制，但該類逆變器每瓦成本很高。組串逆變器：?jiǎn)螜C(jī)功率在數(shù)kW～數(shù)十kW之間,單個(gè)或多個(gè)MPPT。該類逆變器每瓦成本較高，主要應(yīng)用于中小型電站。適用于中小型屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，小型地面電站。系統(tǒng)包含元件：組件，直流電纜，逆變器，交流配電，電網(wǎng)。

4.按輸出功率等級(jí)*微型逆變器：只接到一個(gè)或幾個(gè)PV組件。通常單機(jī)功率在1KW集中型逆變器：

主要特點(diǎn)是單機(jī)功率大、最大功率跟蹤(MPPT)數(shù)量少、每瓦成本低。功率等級(jí)為500KW～兆瓦級(jí)以上。一般適用于日照均勻的大型廠房，荒漠電站，地面電站等大型發(fā)電系統(tǒng)中。系統(tǒng)包含元件：光伏組件，直流電纜，匯流箱，直流電纜，直流匯流配電，直流電纜，逆變器，隔離變壓器，交流配電，電網(wǎng)。

集中型逆變器：

主要特點(diǎn)是單機(jī)功率大、最大功率跟蹤(MPPT*5按輸出的交流電壓波形方波逆變器階梯波逆變器正弦波逆變器*5按輸出的交流電壓波形方波逆變器階梯波逆變器正弦波逆變按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)逆變器拓?fù)渲心芰哭D(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的數(shù)目，逆變器可分為單級(jí)結(jié)構(gòu)、兩級(jí)結(jié)構(gòu)和多級(jí)結(jié)構(gòu)逆變器。*

單級(jí)結(jié)構(gòu)逆變器兩級(jí)或多級(jí)結(jié)構(gòu)逆變器按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)逆變器拓?fù)渲心芰哭D(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的數(shù)目，逆7.按是否帶隔離分為非隔離型、工頻隔離型、高頻隔離型。7.按是否帶隔離單級(jí)式結(jié)構(gòu)，非隔離型。多路組光伏組件串并聯(lián)達(dá)到足夠的電壓，直接一級(jí)逆變得到交流輸出到電網(wǎng)。特點(diǎn)：組件與電網(wǎng)直接沒(méi)有隔離。集中式逆變器多采用，多用于大型光伏電站。單級(jí)式結(jié)構(gòu)，非隔離型。多路組光伏組件串并聯(lián)達(dá)到足夠的電壓，直單級(jí)非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：1.光伏陣列通過(guò)逆變器直接耦合并網(wǎng)，組件與電網(wǎng)之間無(wú)隔離。體積小、重量輕、效率高、成本低。2.為了使直流側(cè)電壓達(dá)到能夠直接并網(wǎng)逆變的電壓，一般要求光伏陣列通過(guò)串并聯(lián)達(dá)到較高的輸出電壓。3.由于光伏陣列的輸出電壓較高，要求光伏陣列乃至整個(gè)系統(tǒng)必須具有較高的絕緣等級(jí)，防止漏電。4.大面積的光伏組件與地之間存在較大的分布電容，易產(chǎn)生光伏電池對(duì)地的共模漏電流。漏電流解決措施：采用雙極性SPWM調(diào)制；加直流旁路環(huán)節(jié)、交流旁路環(huán)節(jié)。5.無(wú)隔離變壓器，逆變器容易向電網(wǎng)注入直流分量。直流分量產(chǎn)生原因：檢測(cè)元件的零點(diǎn)漂移；A/D轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)漂移；驅(qū)動(dòng)電路不一致；開(kāi)關(guān)管特性不一致；SPWM產(chǎn)生電路或軟件引起的直流分量。單級(jí)非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)式結(jié)構(gòu)，工頻隔離型逆變得到的交流輸出經(jīng)工頻變壓器接到電網(wǎng)。特點(diǎn)：工頻變壓器一般體積龐大。單級(jí)式結(jié)構(gòu)，工頻隔離型逆變得到的交流輸出經(jīng)工頻變壓器接到電網(wǎng)工頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、抗沖擊性能好、安全性能良好、無(wú)直流分量注入電網(wǎng)問(wèn)題。2.工頻變壓器體積大、重量重、噪聲高、效率低。工頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)：兩級(jí)式結(jié)構(gòu)。多數(shù)DC/DC升壓會(huì)采用帶高頻隔離的電路結(jié)構(gòu)，做成高頻隔離型。高頻隔離型特點(diǎn)：體積小、直流輕、帶電氣隔離。兩級(jí)式結(jié)構(gòu)。多數(shù)DC/DC升壓會(huì)采用帶高頻隔離的電路結(jié)構(gòu)，做二、光伏并網(wǎng)逆變器的主要電氣參數(shù)指標(biāo)要求光伏逆變器一課件三、光伏并網(wǎng)逆變器的主要電氣參數(shù)指標(biāo)要求

（參照光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范NBT_32004-2013

）3.1輸入要求輸入?yún)?shù)一般包括輸入電壓范圍、最大輸入電流、最大輸入功率。逆變器最大輸入電流或功率要求不超過(guò)額定輸入的110%。3.2輸出要求輸出參數(shù)一般包括額定輸出電壓、輸出電流、輸出功率。逆變器輸出電流或輸出功率的偏差應(yīng)在標(biāo)稱的額定輸出的+10％以內(nèi)。3.3光伏逆變器的效率對(duì)于光伏逆變器，決定其能量轉(zhuǎn)換的效率包括動(dòng)態(tài)最大功率點(diǎn)跟蹤效率和轉(zhuǎn)換效率。三、光伏并網(wǎng)逆變器的主要電氣參數(shù)指標(biāo)要求

（參照光伏發(fā)電并網(wǎng)最高效率：指逆變器在全電壓、全負(fù)載范圍內(nèi)測(cè)試到的效率最高的點(diǎn)。NBT_32004-2013規(guī)范中要求不帶隔離變壓器型逆變器的轉(zhuǎn)換效率最大值應(yīng)不低于96％，帶隔離變壓器型逆變器的轉(zhuǎn)換效率最大值應(yīng)不低于94%。歐洲效率（EU效率）：歐洲制定的效率加權(quán)計(jì)算方法。額定功率的5%、10%、20%、30%、50%、100%的加權(quán)平均。加州效率（CEC效率）：美國(guó)加州地區(qū)制定的效率加權(quán)計(jì)算方法。額定功率的10%、20%、30%、50%、75%、100%的加權(quán)平均。以上這些都是逆變器本身的轉(zhuǎn)換效率，稱為靜態(tài)效率。最高效率：指逆變器在全電壓、全負(fù)載范圍內(nèi)測(cè)試到的效率最高的點(diǎn)逆變器效率曲線*逆變器效率曲線*3.3光伏逆變器的效率MPPT效率：衡量光伏并網(wǎng)逆變器控制著光伏電池是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，這個(gè)將直接影響光伏發(fā)電系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)換效率。3.3光伏逆變器的效率MPPT效率：3.3光伏逆變器的效率綜合效率綜合效率=靜態(tài)效率×MPPT效率很多權(quán)威的實(shí)驗(yàn)室采用基于光伏陣列模擬器的MPPT測(cè)試，實(shí)際上測(cè)試的是包括了靜態(tài)效率和MPPT效率在內(nèi)的綜合效率。例如德國(guó)PHOTON實(shí)驗(yàn)室的PHOTON效率。3.3光伏逆變器的效率綜合效率3.3光伏逆變器的效率PHOTON效率輸入電壓：在整個(gè)MPPT范圍內(nèi)平均選20個(gè)點(diǎn)。輸出電壓：接電網(wǎng)，線電壓400V/50Hz輸出功率：5%~120%功率范圍內(nèi)選取24個(gè)點(diǎn)3.3光伏逆變器的效率PHOTON效率*3.4功率因數(shù) Pout—輸出有功功率

Qout－輸出無(wú)功功率 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并網(wǎng)逆變器半載以上時(shí)功率因數(shù)不能小于0.98（超前或滯后），20%~50%負(fù)載以上時(shí)功率因數(shù)不能小于0.95.標(biāo)準(zhǔn)中并且要求并網(wǎng)逆變器有一定的無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力。

光伏發(fā)電站安裝的并網(wǎng)逆變器應(yīng)滿足額定有功出力下功率因數(shù)在超前0.95一滯后0.95的范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)可調(diào)，

*3.4功率因數(shù)3.5.諧波和波形失真諧波系數(shù)HF（HarmonicFactor）諧波系數(shù)HF定義為諧波分量有效值同基波分量有致值之比，即

式中n=1、2、3…，表示諧波次數(shù)，n=1時(shí)為基波?？傊C波系數(shù)THD（TotalHarmonicDistrotion）

總諧波系數(shù)表征了一個(gè)實(shí)際波形同其基波的接近程度。THD定義為3.5.諧波和波形失真諧波系數(shù)HF（Harmoni逆變器在運(yùn)行時(shí)不應(yīng)造成電網(wǎng)電壓波形過(guò)度畸變和注入電網(wǎng)過(guò)度的諧波電流，以確保對(duì)連接到電網(wǎng)的其他設(shè)備不造成不利影響。根據(jù)NB/T32004-2013

標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定額定輸出時(shí)總諧波系數(shù)THD不應(yīng)超過(guò)5。另外對(duì)各次諧波含量的允許值也有規(guī)定：

逆變器在運(yùn)行時(shí)不應(yīng)造成電網(wǎng)電壓波形過(guò)度畸變和注入電網(wǎng)過(guò)度的諧各次諧波含量的允許值

光伏逆變器一課件3.6直流分量逆變器額定功率并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，向電網(wǎng)饋送的直流電流分量應(yīng)不超過(guò)其輸出電流額定值的0.5％或5mA，取二者中較大值。3.6直流分量三、逆變器的主要保護(hù)功能要求光伏逆變器一課件三、逆變器的主要保護(hù)功能要求1.直流輸入側(cè)過(guò)電壓保護(hù)2.交流輸出側(cè)過(guò)電壓／欠電壓保護(hù)3.交流輸出過(guò)頻／欠頻保護(hù)4.直流極性誤接保護(hù)5.交流缺相保護(hù)三、逆變器的主要保護(hù)功能要求1.直流輸入側(cè)過(guò)電壓保護(hù)6.直流輸入過(guò)載保護(hù)7.輸出端短路保護(hù)8.反放電保護(hù)當(dāng)逆變器直流側(cè)電壓低于允許工作范圍或逆變器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，逆變器直流側(cè)應(yīng)無(wú)反向電流流過(guò)。6.直流輸入過(guò)載保護(hù)*9.防孤島效應(yīng)保護(hù)當(dāng)電網(wǎng)供電因故障事故或停電維修時(shí)，用戶端的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能及時(shí)檢測(cè)出停電狀態(tài)，形成由光伏發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負(fù)載組成的自給供電孤島。這種現(xiàn)象稱為孤島效應(yīng)。孤島效應(yīng)的危害：對(duì)于在這些線路上的電網(wǎng)工作人員可能造成安全問(wèn)題，而且有可能給配電系統(tǒng)及一些負(fù)載設(shè)備造成損害。逆變器具有檢測(cè)突然與電網(wǎng)失去連接的能力，并以自動(dòng)關(guān)斷逆變器作為響應(yīng)，即防孤島效應(yīng)。*9.防孤島效應(yīng)保護(hù)*NBT_32004-2013規(guī)定：逆變器并入10kV及以下電壓等級(jí)配電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)具有防孤島效應(yīng)保護(hù)功能。若逆變器并入的電網(wǎng)供電中斷，逆變器應(yīng)在2s內(nèi)停止向電網(wǎng)供電，同時(shí)發(fā)出警示信號(hào)。對(duì)于并入35kV及以上電壓等級(jí)輸電網(wǎng)的逆變器，可由繼電保護(hù)裝置完成保護(hù)。*NBT_32004-2013規(guī)定：逆變器并入10kV及以下10.低電壓穿越(LowVoltageRideThrough,LVRT）是指當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)的電壓跌落時(shí)，在一定電壓跌落范圍和時(shí)間間隔內(nèi)，光伏電站能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，避免電網(wǎng)故障的擴(kuò)大化，同時(shí)光伏并網(wǎng)逆變器需要能夠發(fā)出一定的有功和無(wú)功功率，以支撐電網(wǎng)恢復(fù)。零電壓穿越(ZVRT)比低電壓穿越（LVRT）要求更高，測(cè)試更加嚴(yán)格。*10.低電壓穿越(LowVoltageRideThr光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NBT_32004-2013規(guī)定：下圖為光伏發(fā)電站應(yīng)滿足的低電壓穿越要求：a)逆變器交流側(cè)電壓跌至0時(shí)，逆變器能夠保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行0.15s后恢復(fù)至標(biāo)稱電壓的20%;整個(gè)跌落時(shí)間持續(xù)0.625s后逆變器交流側(cè)電壓開(kāi)始恢復(fù)，并且電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到標(biāo)稱電壓的90％時(shí)，逆變器能夠保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行;b)光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至曲線1以下時(shí)，光伏發(fā)電站可以從電網(wǎng)切出。光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NBT_32004-201六知名逆變器廠家國(guó)內(nèi)逆變器廠家2015中國(guó)光伏電站逆變器企業(yè)20強(qiáng)出貨量(2014年)1華為技術(shù)有限公司4000MW營(yíng)業(yè)額23億陽(yáng)光電源股份有限公司4234.7MW營(yíng)業(yè)額14.3億2特變電工西安電氣科技有限公司1800MW12深圳晶福源科技有限公司527MW3無(wú)錫上能新能源有限公司1700MW13深圳市中興昆騰有限公司400MW4深圳科士達(dá)科技股份有限公司892.31MW14北京能高自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司368MW5廈門(mén)科華恒盛股份有限公司832MW15江蘇固德威電源科技有限公司360MW6廣東易事特電源股份有限公司830MW16廣州三晶電氣有限公司350MW7上海正泰電源系統(tǒng)有限公司817MW17寧波錦浪新能源科技有限公司300MW8湖北追日電氣股份有限公司684MW18北電能源(青島)有限公司80MW微逆9江蘇兆伏愛(ài)索新能源有限公司679MW19浙江昱能光伏科技集成有限公司53.7MW微逆10山億新能源股份有限公司620MW20蘇州歐姆尼克新能源科技有限公司50MW微逆11深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司550MW六知名逆變器廠家國(guó)內(nèi)逆變器廠家1華為技術(shù)有限公司4000M*(2)國(guó)際逆變器*(2)國(guó)際逆變器**認(rèn)證小功率機(jī)型的認(rèn)證繁多，不同國(guó)家或地區(qū)都有各自的認(rèn)證要求。

國(guó)內(nèi)要求必須過(guò)“金太陽(yáng)”認(rèn)證；國(guó)外的認(rèn)證如德國(guó)TüV、