微型逆变器 :功率小于等于1000瓦的逆变器

更新时间:2024-09-21 04:05

微型逆变器又称组件逆变器,功能是将直流电能变换成为交流电能。功率等级为180-1000W,适用于小型发电系统。

在微型逆变器的PV系统中,每一块电池板分别接入一台微型逆变器,交流电与建筑物电气系统的连接更加简单;微型逆变器的工作电压为200~300V;逆变器故障仅仅意味着单一组件的损耗,而并非整个阵列的损耗。具有发电量最大化、每一模块都具备监控功能,维护成本低、操作简单等特点。

微型逆变器作为一种新型的太阳能光伏并网装置,有着广阔的发展前景。光伏并网微型逆变器与单个光伏组件相连,使得整体的输出功率最大化。

历史发展

1931年的文献中曾提到过逆变器技术,而逆变器的原理早在20世纪60年代就已被发现。

1948年,美国西屋电气(WestingHouse)介绍用汞()弧整流器得到3000Hz高频的变频方法。一直到1957年以前,逆变器都是用汞弧整流器或闸流管制成,不仅体积大,而且可靠性也差,因此没有得到普遍应用。

1957年可控硅问世,1958年将200V、50A的可控硅用于工业,逆变器才开始有所进展。随着可控硅产量和质量的提高,到1960年以后逆变器的应用开始得到普遍推广。

1981-2000年间,逆变器为高频化新技术阶段,这个阶段的特点是以开关器件以高速器件为主,逆变器的开关频率较高,波形改善以PWM为主,体积重量小,逆变效率高,正弦信号逆变技术的发展日趋完善。

2000年至今为高效低污染阶段,这个阶段的特点是以逆变器的综合性能为主,低速与高速开关器件并用,多重叠加法与PWM法并用,不再单纯追求高速开关器件应用与高开关频率,着重于高效环保的逆变技术。

原理

逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能,逆变装置的核心是逆变开关电路,简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断,来完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断,需要一定的驱动脉冲,这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。产生和调节脉冲的电路,通常称为控制电路或控制回路

微型逆变器的功率开关管一般采用MOSFET,拓扑结构采用DC-AC-BOOST升压和AC-DC整流后,再经DC-AC全桥逆变形成交流电,一般体积较小,可室外悬挂式安装。

结构

逆变器一般由DCDC升压电路、DC/AC逆变电路、逻辑控制、滤波电路等组成。主要包括输入接口、输出接口、电压启动回路、PWM控制器、MOS开关管、直流变换回路、反馈回路、LC振荡及输出回路、过流过压保护电路、温度保护电路等。

优点

微型逆变器还具有其他优点:交流电与建筑物电气系统的连接更加简单;微型逆变器的工作电压比集中式器逆变器的工作电压更加安全(微型逆变器的工作电压为200~300V,集中式逆变器的工作电压为600~1000V);逆变器故障仅仅意味着单一组件的损耗,而并非整个阵列的损耗。但是微型逆变器的稳定性不如大型逆变器,尤其是在高温条件下。

以上参考:

缺点

以上参考:

主要技术指标

额定输出电压

在规定的直流输入电压允许波动的范围内,输出额定电流时,逆变器应输出的额定电压值。逆变器的输出电压稳定度表征逆变器输出电压的稳压能力,多数逆变器产品给出的是在输入直流电压允许波动范围内,该逆变器输出电压的偏差百分数,通常称为电压调整率。

额定输出频率

在规定的条件下逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值,通常为工频50Hz。正常工作条件下其偏差应在1%以内。我国的交流负载是在50Hz的频率下进行工作的。而高质量的设备需要精确的频率,因为频率偏差会导致用电设备的性能下降。

负载功率因数

负载功率因数表征逆变器带感性负载或容性负载的能力,在正弦信号条件下,负载功率因数为0.7~0.9(滞后),额定值为0.9。逆变器产生的电流与电压间的相位差的金弦值即为功率因数,对于电阻型负载功率因数为1,但对电感型负载(户用系统中常用负载)功率因数会下降,有时可能低于0.5。功率因数由负载确定而不是由逆变器确定。在负载功率一定的情况下,:如果逆变器的功率因数较低,则所需逆变器的容量就要增大,一方面,造成成本增加,另一方面,太阳能光伏交流回路的视在功率增大,会导致回路电流增大,损耗必然增加,系统效率也会随之降低。

额定输出电流(或额定输出容量)

额定输出电流是指在规定的输出频率和负载功率因数下,逆变器应输出的额定电流值。有些逆变器产品给出的是额定输出容量,其单位以VA或kVA表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为1(即纯阻性负载)时,额定输出电压与额定输出电流的乘积。

逆变器的效率

逆变器的效率是指在规定的工作条件下,其输出功率与输入功率之比,以百分数表示,逆变器的效率会因负载的不同而有很大变化。逆变器的效率值表征自身功率损耗的大小,通常以百分数表示。10kW级的通用型逆变器实际效率只有70%~80%,将其用于太阳能光伏时会带来总发电量20%~30%的电能损耗。太阳能光伏发电系统专用逆变器,在设计中应特别注意减少自身功率的损耗,提高整机的效率。这是提高太阳能光伏发电系统技术经济指标的一项重要措施。在整机效率方面对太阳能光伏发电专用逆变器的要求是:千瓦级以下逆变器的额定负荷效率应不低于85%,低负荷效率应不低于75%;10kW级逆变器额定负荷效率应不低于90%,低负荷效率应不低于80%。容量较大的逆变器还应给出满负荷效率值和低负荷效率值。逆变器效率的高低对太阳能光伏提高有效发电量和降低发电成本有着重要影响。

保护功能

一款性能优良的逆变器,应具备完备的保护功能或措施,以应对在实际使用过程中出现的各种异常情况,使逆变器本身及系统其他部件免受损伤。例如,太阳能光伏发电系统在正常运行过程中,就会因负载故障、人员误操作及外男干扰等原因而引起的供电系统过流或短路

启动特性

启动特性表征逆变器带负载启动的能力和动态工作时的性能。逆变器应保证在额定负载下可靠启动,高性能的逆变器可做到连续多次满负载启动而不损坏功率器件,而小型逆变器为了自身安全,有时采用软启动或限流启动。在正常工作条件下,逆变器在满载负载和空载运行条件下,应能连续5次正常启动。

噪声

逆变器中的电子开关、变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。在逆变器正常运行时,其噪声应不超过65dB。不经常操作、监视和维护的逆变器,应不大于95dB;经常操作、监视和维护的逆变器,应不大于80dB。

使用环境条件

逆变器正常使用条件为平均海拔不超过1000m,空气温度0~+40°C。

规格参数

以上参考:

应用

微型逆变器作为一种新型的太阳能光伏并网装置,有着广阔的发展前景。光伏并网微逆变器与单个光伏组件相连,通过对各个光伏组件的输出功率进行优化,使得整体的输出功率最大化。

未来发展

由于当前微型逆变器成本还处于较高水平,为满足微逆变器市场化的需求,因此低成本是该产品发展的必然趋势。

参考资料

..2023-11-03

..2023-11-03

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