光伏发电系统中逆变器的原理与应用

      目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄
电池直接给负载供电，如使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统
均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如１２Ｖ、２
４Ｖ、４８Ｖ等），很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于我国西北地区
大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外，光伏发电最终
将实现并网运行，这就必须采用成熟的市场模式，今后交流光伏发电系统必将成为光伏发
电的主流。

       光伏发电系统对逆变电源的要求

        采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变器四部
分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变器是关键部件。光伏发电系统对逆变器
要求较高：

       １．要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电
池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。

       ２．要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守
和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各
种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。

      ３．要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而
变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容
量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如１２Ｖ蓄电
池，其端电压可在１０Ｖ～１６Ｖ之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压
范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。

      ４．在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由
于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生
附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要
求，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变
器输出正弦波电流。

       逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标
准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压
器升压即能达到２２０Ｖ，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如１２Ｖ、２４
Ｖ，就必须设计升压电路。