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光伏储能系统关键设备之离网逆变器
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光伏储能系统关键设备之离网逆变器

2020-12-17 15:33:04 来源:古瑞瓦特 点击:5383

【哔哥哔特导读】逆变器输出波形主要分两类,一类是正弦波,另一类是修正波。

在光伏离网系统中,逆变器的主要作用是把蓄电池的直流电逆变成交流电。逆变器常用于离网系统中,输入接光伏控制器和蓄电池,输出带负载。离网系统应用广泛,逆变器形式多样。按输出波形分为修正波逆变器和正弦波逆变器;按电气隔离方式又分为高频正弦波逆变器和工频正弦波逆变器;把控制器和逆变器分开设计,各自单独接线,叫分体式;把控制器和逆变器合在一起,叫一体机,也叫逆控制一体机。

离网逆变器

修正波与正弦波

逆变器输出波形主要分两类,一类是正弦波,另一类是修正波。修正弦波逆变器,采用PWM脉宽调制方式生成修正波输出,由于存在20%左右的谐波失真,不能带空调等感性负载,但可以带电灯等阻性负载。修正弦波逆变器采用非隔离耦合电路,器件简单,效率高。纯正弦波逆变器采用隔离耦合电路设计,电路较复杂,成本较高,可以连接任何常见的电器设备(包括电视机、液晶显示器等,特别是冰箱等感性负载)而没有干扰。

工频隔离和高频隔离

纯正弦波离网逆变器的输入端和输出端有电气隔离,按照电气结构分为高频隔离和工频隔离,高频隔离变压器放在直流升压端,采用的方案是先把直流电逆变器高频率的交流电,通过高频变压器升压,然后整流为直流电,最后又逆变为工频交流电,高频逆变器采用的是体积小,重量轻的高频磁芯材料,可以降低逆变器的重量,减少逆变器的体积,提高逆变器的效率,但电路较为复杂。工频隔离变压器放在交流端出端,逆变器电路较简单,抗冲击能力较强,但体积较大,重量比较重。

离网系统由于多了一个蓄电池,因此必须要配置控制器,用于组件给蓄电池充电,控制器和逆变器分开,做成两个设备,就是分体式。把控制器和逆变器集成在一起,就是一体式,也称为控制逆变一体式。分体式系统,控制器和逆变器可以分别选型,但接线比较复杂,适应于组件和逆变器功率相差比较大的系统,以及系统功率很大的系统。控制逆变一体式系统结构简单,用户接线方便,适应于组件和逆变器功率相差比较小的系统。

离网逆变器的重要技术参数

在选择离网逆变器时,除了注意逆变器的输出波形,隔离类型外,还有几个技术参数也非常重要,如系统电压、输出功率、峰值功率、转换效率、切换时间等等,这些参数的选择对负载的用电需求影响较大。

1)系统电压:就是蓄电池组的电压,离网逆变器的输入电压和控制器的输出电压是一致的,在设计选型时,要注意和控制器保持一致。

2)输出功率:离网逆变器的输出功率表述有两种,一种是视在功率表示法,单位是VA,这是参考UPS标记,实际输出有功功率还需乘以功率因素,如500VA的离网逆变器,功率因素是0.8,实际输出有功功率就是400W,也就是说能带动400W的阻性负载,如电灯,电磁炉等;第二种是有功功率表示法,单位是W,如5000W离网逆变器,实际输出有功功率就是5000W。

3)峰值功率:在光伏离网系统中,组件、蓄电池、逆变器、负载构成电气系统,逆变器的输出功率,是由负载决定的,有些感性负载,如空调、水泵等,里面的电动机,启动功率是额定功率的3-5倍,所以离网逆变器对过载有特别要求。峰值功率就是离网逆变器的过载能力。

逆变器给负载提供启动能量,一部分来自于蓄电池或者光伏组件,超出的部分由逆变器内部的储能元件—电容和电感来提供。电容和电感都是一种储能元件,不同的是电容是以电场的形式储存电能,电容的容量越大,储存的电量越多。而电感则是以磁场的形式存储能量,电感器磁芯的磁导率越大,电感量也越大,则能够储存的能量也越多。

4)转换效率:离网系统转换效率包括两方面,一是机器本身的效率,离网逆变器电路复杂,要经过多级变换,因此整体效率比并网逆变器稍低,一般在80-90%之间,逆变器整机功率越大效率越高,高频隔离比工频隔离效率要高,系统电压越高效率也越高。二是蓄电池充放电的效率,这个是蓄电池的类型有关系,当光伏发电和负载用电同步时,光伏可以直接供给负载使用,不需要经过蓄电池转换。

5)切换时间:离网系统带负载,有光伏、蓄电池、市电三种模式,当蓄电池能量不足,切换到市电模式时,存在切换时间,有的离网逆变器采用电子开关切换,时间在10毫秒内,台式电脑不会关机,照明灯也不会闪烁。有的离网逆变器采用继电器切换,时间可能超过20毫秒,台式电脑可能会关机或者重启。

总结

从成本上来说,修正波逆变器最经济、工频逆变器最高;从带载能力来说,工频逆变器能力最强。所以在选择逆变器时,要看使用场合,如果只是简单的照明应用,建议选用修正波逆变器,可以节省初始成本;如果有空调、洗衣机、水泵等含有电机的感性负载,建议选用工频逆变器,带负载能力强;如果是综合性负载,建议选用高频逆变器,兼顾成本和带负载能力。

 

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