光伏逆變器有哪些保護功能

　　光伏逆變器原理

　　光伏逆變器（PV inverter或solar inverter）可以將光伏（PV）太陽能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電（AC）的逆變器，可以反饋回商用輸電系統(tǒng)，或是供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。光伏逆變器是光伏陣列系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)平衡（BOS）之一，可以配合一般交流供電的設(shè)備使用。太陽能逆變器有配合光伏陣列的特殊功能，例如最大功率點追蹤及孤島效應保護的機能。

　　逆變裝置的核心，是逆變開關(guān)電路，簡稱為逆變電路。該電路通過電力電子開關(guān)的導通與關(guān)斷，來完成逆變的功能。

　　光伏逆變器分類

　　有關(guān)逆變器分類的方法很多，例如：根據(jù)逆變器輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器;根據(jù)逆變器使用的半導體器件類型不同，又可分為晶體管逆變器、晶閘管逆變器及可關(guān)斷晶閘管逆變器等。根據(jù)逆變器線路原理的不同，還可分為自激振蕩型逆變器、階梯波疊加型逆變器和脈寬調(diào)制型逆變器等。根據(jù)應用在并網(wǎng)系統(tǒng)還是離網(wǎng)系統(tǒng)中又可以分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器。為了便于光電用戶選用逆變器，這里僅以逆變器適用場合的不同進行分類。

　　1、集中型逆變器

　　集中逆變技術(shù)是若干個并行的光伏組串被連到同一臺集中逆變器的直流輸入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模塊，功率較小的使用場效應晶體管，同時使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量，使它非常接近于正弦波電流，一般用于大型光伏發(fā)電站（》10kW）的系統(tǒng)中。最大特點是系統(tǒng)的功率高，成本低，但由于不同光伏組串的輸出電壓、電流往往不完全匹配（特別是光伏組串因多云、樹蔭、污漬等原因被部分遮擋時），采用集中逆變的方式會導致逆變過程的效率降低和電戶能的下降。同時整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不良的影響。最新的研究方向是運用空間矢量的調(diào)制控制以及開發(fā)新的逆變器的拓撲連接，以獲得部分負載情況下的高效率。

　　2、組串型逆變器

　　組串逆變器是基于模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個光伏組串（1-5kw）通過一個逆變器，在直流端具有最大功率峰值跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)，已成為現(xiàn)在國際市場上最流行的逆變器。

　　許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時減少了光伏組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況，從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的這些優(yōu)勢不僅降低了系統(tǒng)成本，也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時，在組串間引人“主-從”的概念，使得系統(tǒng)在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串聯(lián)系在一起，讓其中一個或幾個工作，從而產(chǎn)出更多的電能。

　　最新的概念為幾個逆變器相互組成一個“團隊”來代替“主-從”的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進了一步。目前，無變壓器式組串逆變器已占了主導地位。

　　3、微型逆變器

　　在傳統(tǒng)的PV系統(tǒng)中，每一路組串型逆變器的直流輸入端，會由10塊左右光伏電池板串聯(lián)接入。當10塊串聯(lián)的電池板中，若有一塊不能良好工作，則這一串都會受到影響。若逆變器多路輸入使用同一個MPPT，那么各路輸入也都會受到影響，大幅降低發(fā)電效率。在實際應用中，云彩，樹木，煙囪，動物，灰塵，冰雪等各種遮擋因素都會引起上述因素，情況非常普遍。

　　而在微型逆變器的PV系統(tǒng)中，每一塊電池板分別接入一臺微型逆變器，當電池板中有一塊不能良好工作，則只有這一塊都會受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態(tài)運行，使得系統(tǒng)總體效率更高，發(fā)電量更大。在實際應用中，若組串型逆變器出現(xiàn)故障，則會引起幾千瓦的電池板不能發(fā)揮作用，而微型逆變器故障造成的影響相當之小。

　　4、功率優(yōu)化器

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)加裝功率優(yōu)化器（OptimizEr）可大幅提升轉(zhuǎn)換效率，并將逆變器（Inverter）功能化繁為簡降低成本。為實現(xiàn)智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，裝置功率優(yōu)化器可確實讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時監(jiān)控電池耗損狀態(tài)。功率優(yōu)化器是介于發(fā)電系統(tǒng)與逆變器之間的裝置，主要任務是替代逆變器原本的最佳功率點追蹤功能。功率優(yōu)化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應一個功率優(yōu)化器等方式，以類比式進行極為快速的最佳功率點追蹤掃描，進而讓每一個太陽能電池皆可確實達到最佳功率點追蹤，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨時隨地監(jiān)控電池狀態(tài)，即時回報問題讓相關(guān)人員盡速維修。

　　光伏逆變器有哪些保護功能

　　光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組件、并網(wǎng)逆變器、計量裝置及配電系統(tǒng)組成（如下圖。太陽能通過太陽能電池組件轉(zhuǎn)換為直流電力，再通過并網(wǎng)光伏逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率、相位同步的正弦波電流，并將此電力饋入電網(wǎng)，光伏并網(wǎng)逆變器為太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。

　　光伏逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部重要的電氣設(shè)備，其設(shè)備本身所配備的各類保護功能較為完善，具體有如下基本保護功能。

　?。?）輸入過壓保戶：

　　當輸入端電壓高于額定電壓的130%時，逆變器應有保護和顯示。

　?。?）輸入欠壓保戶：

　　當輸入端電壓低于額定電壓的85%時，逆變器應有保護和顯示。

　?。?）輸入反接保護：

　　當輸入端正、負極接反時，逆變器應有防護功能和顯示。

　?。?）防雷保護：

　　逆變器應有防雷保護。

　?。?）過電流保護：

　　逆變器的過電流保護，應能保證在負載發(fā)生短路或電流超過允許值時及時動作，使其免受浪涌電流的損傷。當工作電流超過額定的150%時，逆變器應能自動保護。

　?。?）輸出短路保戶

　　逆變器短路保護動作時間應不超過0.5s。

　?。?）過溫保護等。

　　另外，對無電壓穩(wěn)定措施的逆變器，逆變器還應有輸出過電壓防護措施，以使負載免受過電壓的損害。

　　一款性能優(yōu)良的逆變器，應具備完備的保護功能或措施，以應對在實際使用過程中出現(xiàn)的各種異常情況，使逆變器本身及系統(tǒng)其他部件免受損傷。