光伏逆变器接入电网与安全问题解析

光伏逆变器设计人员必须遵守的规格很可能变得更加严苛。例如，和限制直流电输入电

网一样，可能就逆变器输出电流的谐波总量的容许水平达成某种共识

;目前存在根据布局情

况设有多种本地限制。这要求在远高于

50 或 60 赫兹的电网频率下精确地测量电流。

　　没有接入电网的逆变器，例如备用系统的充电电池，不受国家电网，但是必须符合许
多相同的安全和效率要求。

　　各国政府和电力公司预计，光伏（

PV）发电将在它们供应的能源总量中占到很大比例。

把太阳能电池的直流电转化为与电网同步的交流电，在设计上有苛刻的要求，将来更是如
此。光伏逆变器必须在宽功率范围和运行条件下实现最高效率，并且必须同时符合严格的安
全要求。逆变器的性能最终取决于精确地测量基础电量。光伏逆变器制造商需要与传感器制
造商密切合作，确保支持光伏技术的最新趋势。

　　我们的世界要求用

“绿色”的可再生能源替代化石燃料以造福于环境。预测不久的将来的

供电系统的现实情景包括多种能源，其中太阳能有多种配置规模，既有占地数公顷的大型
电站，也有单户家庭使用的装置。这将推动光伏（

PV）太阳能逆变器市场强劲增长。即使在

当前经济低迷的情况下，预计光伏市场将在

2013 年达到 340 亿美元。关于光伏市场的考虑

因素中，较新的是预计各种规模的装置都将接入电网

;即使家用的单户系统，如果发电量超

出局部负载的需要，也能向电力公司输送和出售电力。

　　光伏系统要实现其潜能，就必须提高发电效率以降低每千瓦成本。众所周知，太阳能电
池制造商一直努力提升把太阳辐射转换为电力的基础效率

;光伏制造商也在设计下一代逆变

器，通过增加诊断和其他功能提高功率和效率，增加智能化和功能。最新的动向是多串技术：
把系列相连的太阳能电池组成的多个串连接到单个逆变器上，其中每块电池都有自己的最
大功率点跟踪（

MPPT）装置，从而最大限度地产生能量。太阳能电池是不易使用的电源。

电池是开路，输出的额定电压约

0.6 伏：通常每个太阳能电池板最多有 72 块电池，形成 44

伏的开路。短路电池可以输出一定水平的电流。在这些极限之间的一个点上，电池将在一定
电压和电流下输出最大功率。这个最大功率点随运行条件（如投射的太阳辐射水平）变化，
因此逆变器必须跟踪这个点以保持最高效率。设计人员依靠瞬时采集数据的电压和电流传感
器，通过软件运算法则做到这一点。

逆变器的输出电流一般在

15 到 50Arm，通过传感器测量到脉宽调制（PWM）正弦波

控制器的反馈输出，测量进入电网的电量。控制器主要基于微处理器或数字信号处理器，这
些处理器备有

+5 伏电源，与电子控制系统的其他有功组件共用工作电压基准。LEM 的 HMS

电流传感器使用

+5 伏电源运行。通过单独的管脚提供内部基准电压（2.5 伏），使它们易于

和

DSP 或微处理器一同使用。但是，它们也能承受这些 DSP 的外部基准（1.5 到 2.8 伏之