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逆變器的分類技術(shù)與市場發(fā)展

時間:2023-11-24 16:20:49來源:OFweek太陽能光伏網(wǎng)

導(dǎo)語:?通常,把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流,把完成整流功能的電路稱為整流電路,把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對應(yīng),把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變,把完成逆變功能的電路稱為逆變電路,把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設(shè)備或逆變器。

       逆變器的概念

  通常,把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流,把完成整流功能的電路稱為整流電路,把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對應(yīng),把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變,把完成逆變功能的電路稱為逆變電路,把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設(shè)備或逆變器。

  現(xiàn)代逆變技術(shù)是研究逆變電路理論和應(yīng)用的一門科學(xué)技術(shù)。它是建立在工業(yè)電子技術(shù)、半導(dǎo)體器件技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、半導(dǎo)體變流技術(shù)、脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)等學(xué)科基礎(chǔ)之上的一門實用技術(shù)。它主要包括半導(dǎo)體功率集成器件及其應(yīng)用、逆變電路和逆變控制技術(shù)3大部分。

  逆變器的分類

  逆變器的種類很多,可按照不同的方法進行分類。

  1.按逆變器輸出交流電能的頻率分,可分為工頻逆變器、中頻逆器和高頻逆變器。工頻逆變器的頻率為50~60Hz的逆變器;中頻逆變器的頻率一般為400Hz到十幾kHz;高頻逆變器的頻率一般為十幾kHz到MHz。

  2.按逆變器輸出的相數(shù)分,可分為單相逆變器、三相逆變器和多相逆變器。

  3.按照逆變器輸出電能的去向分,可分為有源逆變器和無源逆變器。凡將逆變器輸出的電能向工業(yè)電網(wǎng)輸送的逆變器,稱為有源逆變器;凡將逆變器輸出的電能輸向某種用電負(fù)載的逆變器稱為無源逆變器。

  4.按逆變器主電路的形式分,可分為單端式逆變器,推挽式逆變器、半橋式逆變器和全橋式逆變器。

  5.按逆變器主開關(guān)器件的類型分,可分為晶閘管逆變器、晶體管逆變器、場效應(yīng)逆變器和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)逆變器等。又可將其歸納為“半控型”逆變器和“全控制”逆變器兩大類。前者,不具備自關(guān)斷能力,元器件在導(dǎo)通后即失去控制作用,故稱之為“半控型”普通晶閘管即屬于這一類;后者,則具有自關(guān)斷能力,即無器件的導(dǎo)通和關(guān)斷均可由控制極加以控制,故稱之為“全控型”,電力場效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙權(quán)晶體管(IGBT)等均屬于這一類。

  6.按直流電源分,可分為電壓源型逆變器(VSI)和電流源型逆變器(CSI)。前者,直流電壓近于恒定,輸出電壓為交變方波;后者,直流電流近于恒定,輸也電流為交變方波。

  7.按逆變器輸出電壓或電流的波形分,可分為正弦波輸出逆變器和非正弦波輸出逆變器。

  8.按逆變器控制方式分,可分為調(diào)頻式(PFM)逆變器和調(diào)脈寬式(PWM)逆變器。

  9.按逆變器開關(guān)電路工作方式分,可分為諧振式逆變器,定頻硬開關(guān)式逆變器和定頻軟開關(guān)式逆變器。

  10.按逆變器換流方式分,可分為負(fù)載換流式逆變器和自換流式逆變器。

  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。在光伏系統(tǒng)中,逆變器成本較高,占光伏系統(tǒng)總成本的10%左右,是光伏系統(tǒng)中成本第二大的環(huán)節(jié),附加值較高。

  光伏系統(tǒng)分為并網(wǎng)及離網(wǎng)系統(tǒng),相對應(yīng)光伏逆變器有并網(wǎng)及離網(wǎng)之分,一般并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器容量跟光伏系統(tǒng)容量一致,而離網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器容量由負(fù)載容量、負(fù)載性質(zhì)等決定,一般小于光伏系統(tǒng)容量。根據(jù)全球光伏系統(tǒng)安裝歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù),并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在光伏總裝機容量中占絕對比例,在政府并網(wǎng)發(fā)電補貼條件下,比例達(dá)90%以上?,F(xiàn)階段并網(wǎng)逆變器為各廠商投入開發(fā)的重點,其技術(shù)指標(biāo)代表了光伏逆變器技術(shù)水平的高低。

  集中式光伏并網(wǎng)逆變器起步早、產(chǎn)品系列齊全,是目前光伏逆變器市場的主流產(chǎn)品,占據(jù)著主導(dǎo)地位,但隨著技術(shù)日趨成熟和商業(yè)化應(yīng)用的不斷發(fā)展,集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的存在的問題也逐漸引起了關(guān)注:

  (1)可靠性:集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中,逆變器是整個系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)也是薄弱環(huán)節(jié),單臺逆變器的實效會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰;

  (2)MPPT跟蹤效率:雖然大多數(shù)集中光伏逆變器生產(chǎn)廠商宣稱跟蹤效率可以達(dá)到99.9%,事實上,由于其MPPT跟蹤針對的是整個光伏陣列,無法兼顧到每塊光伏組件,由于模塊匹配、局部遮擋等因素引起的功率損失是十分可觀的;

  (3)系統(tǒng)可擴展性:集中式系統(tǒng)的特點決定了其系統(tǒng)可擴展性較差。

  分布式微逆變器技術(shù)是為集中式光伏并網(wǎng)逆變器存在的諸多問題而提出并發(fā)展起來的,其起步晚、產(chǎn)品系列尚不齊全,目前仍處于起步階段,但從目前的產(chǎn)品技術(shù)性能來看,微逆變器絲毫不遜色于傳統(tǒng)集中式逆變器產(chǎn)品,甚至優(yōu)于集中式逆變器產(chǎn)品。微逆變器通過直接與單塊光伏組件直接相連,可以實現(xiàn)單塊光伏組件真正的MPPT,使光伏組件的發(fā)電效率最大化,其安裝、擴展靈活,即插即用,可以實現(xiàn)模塊化生產(chǎn),微逆變器生產(chǎn)廠商可以與光伏組件生產(chǎn)廠家聯(lián)合,為光伏組件量身定制逆變器,從而加快其商業(yè)化和市場化進程。

標(biāo)簽: 光伏逆變器

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