光伏发电系统中逆变电源的原理与实现

一、前言

  

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，如我国西北地区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（如图１所示）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、２４Ｖ、４８Ｖ、等），很维实现系统的标准化和兼容性，特别是民
用电力

 ，由于大多为交流负载，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，今后交流光伏发电系统必将成为光伏
发电的主流。

  

二、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、蓄电池和逆变电源四部分
组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变电源是关键部件。光伏发电系统对逆变电
源要求较高：

  

（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，必须设法提高逆变电源的效率。

  

（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，这就要求逆变电源具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变电源具备
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钳位作用，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，这就要求逆变电源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外
当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免铎公共电网的电力污染，也要求逆变电源
输出正弦波电流。

  

三、逆变电源的原理与电路结构

  

逆变电源将直流电转化为交流，其电路原理如图３所示、功率晶体管Ｔ１、Ｔ３和Ｔ２、Ｔ４
交替开通得到交流电力，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。对大容量的逆变电源，由人直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即
能达到２２０Ｖ，在中、小容量的逆变电源中，由于直流电压较低，如１２Ｖ、２４Ｖ，就
必须设计升压电路。