該電路通過電力電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷,來完成逆變的功能。電力電子開關(guān)器件的通斷,需要一定的驅(qū)動(dòng)脈沖,這些脈沖可能通過改變一個(gè)電壓信號(hào)來調(diào)節(jié)。產(chǎn)生和調(diào)節(jié)脈沖的電路。通常稱為控制電路或控制回路。逆變裝置的基本結(jié)構(gòu),除上述的逆變電路和控制電路外,還有保護(hù)電路、輸出電路、輸入電路、輸出電路等,如圖2所示。
在電路中,電感L可以限制換向電容C的放電電流,延長(zhǎng)放電時(shí)間,保證電路關(guān)斷時(shí)間大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間,而不需容量很大的電容器。D1和D2是2只反饋二極管,可將電感L中的能量釋放,將換向剩余的能量送回電源,完成能量的反饋?zhàn)饔谩?/div>
逆變器的主要技術(shù)性能及評(píng)價(jià)選用
技術(shù)性能
表征逆變器性能的基本參數(shù)與技術(shù)條件內(nèi)容很多,下面僅就評(píng)價(jià)時(shí)常用的參數(shù)做一簡(jiǎn)要說明。
1.額定輸出電壓
在規(guī)定的輸入直流電壓允許的波動(dòng)范圍內(nèi),它表示逆變器應(yīng)能輸出的額定電壓值。對(duì)輸出額定電壓值的穩(wěn)定準(zhǔn)確度一般有如下規(guī)定:
(1)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),電壓波動(dòng)范圍應(yīng)有一個(gè)限定,例如其偏差不超過額定值的±3%或±5%。
(2)在負(fù)載突變(額定負(fù)載0%→50%→100%)或有干擾因素影響的動(dòng)態(tài)情況下,其輸出電壓偏差不應(yīng)超過額定值的±8%或±10%。
2.輸出電壓的不平衡度
在正常工作條件下,逆變器輸出的三相電壓不平衡度(逆序分量對(duì)正序分量之比)應(yīng)不超過一個(gè)規(guī)定值,一般以%表示,如5%或8%。
3.輸出電壓的波形失真度
當(dāng)逆變器輸出電壓為正弦度時(shí),應(yīng)規(guī)定允許的***形失真度(或諧波含量)。通常以輸出電壓的總波形失真度表示,其值不應(yīng)超過5%(單相輸出允許10%)。
4.額定輸出頻率
逆變器輸出交流電壓的頻率應(yīng)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值,通常為工頻50Hz。正常工作條件下其偏差應(yīng)在±1%以內(nèi)。
5.負(fù)載功率因數(shù)
表征逆變器帶感性負(fù)載或容性負(fù)載的能力。在正弦波條件下,負(fù)載功率因數(shù)為0.7~0.9(滯后),額定值為0.9。
6.額定輸出電流(或額定輸出容量)
表示在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)范圍內(nèi)逆變器的額定輸出電流。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額定輸出容量,其單位以VA或kVA表示。逆變器的額定容量是當(dāng)輸出功率因數(shù)為1(即純阻性負(fù)載)時(shí),額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。
7.額定輸出效率
逆變器的效率是在規(guī)定的工作條件下,其輸出功率對(duì)輸入功率之比,以%表示。逆變器在額定輸出容量下的效率為滿負(fù)荷效率,在10%額定輸出容量的效率為低負(fù)荷效率。
8.保護(hù)
(1)過電壓保護(hù):對(duì)于沒電壓穩(wěn)定措施的逆變器,應(yīng)有輸出過電壓防護(hù)措施,以使負(fù)截免受輸出過電壓的損害。
(2)過電流保護(hù):逆變器的過電流保護(hù),應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時(shí)及時(shí)動(dòng)作,使其免受浪涌電流的損傷。
9.起動(dòng)特性
表征逆變器帶負(fù)載起動(dòng)的能力和動(dòng)態(tài)工作時(shí)的性能。逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動(dòng)。
10.噪聲
電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及風(fēng)扇等部件均會(huì)產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運(yùn)行時(shí),其噪聲應(yīng)不超過80dB,小型逆變器的噪聲應(yīng)不超過65dB。
逆變器的主要技術(shù)性能及評(píng)價(jià)選用
評(píng)價(jià)
為正確選用光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器,應(yīng)對(duì)逆變器的技術(shù)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)逆變器對(duì)離網(wǎng)型主要光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響和光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器性能的要求,評(píng)價(jià)內(nèi)容有如下幾項(xiàng):
1.額定輸出容量
表征逆變器向負(fù)載供電的能力。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多的用電負(fù)載。但當(dāng)逆變器的負(fù)載不是純阻性時(shí),也就是輸出功率小于1時(shí),逆變器的負(fù)載能力將小于所給出的額定輸出容量值。
2.輸出電壓穩(wěn)定度
表征逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓能力。
多數(shù)逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動(dòng)范圍內(nèi)該逆變器輸出電壓的偏差%,通常稱為電壓調(diào)整率。高性能的逆變器應(yīng)同時(shí)給出當(dāng)負(fù)載由0%→100%變化時(shí),該逆變器輸出電壓的偏差%,通常稱為負(fù)載調(diào)整率。性能良好的逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)≤±3%,負(fù)載調(diào)整率應(yīng)≤±6%。
3.整機(jī)效率
表征逆變器自身功率損耗的大小,通常以%表示。容量較大的逆變器還應(yīng)給出滿負(fù)荷效率值和低負(fù)荷效率值。kW級(jí)以下逆變器的效率應(yīng)為80%~85%,10kW級(jí)逆變器的效率應(yīng)為85%~90%。逆變器效率的高低對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有重要影響。
4.保護(hù)功能
過電壓、過電流及短路保護(hù)是保證逆變器**運(yùn)行的*基本措施。功能**的正弦波逆變器還具有欠電壓保護(hù)、缺相保護(hù)及溫度越限報(bào)警等功能。
5.起動(dòng)性能
逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動(dòng)。高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負(fù)荷起動(dòng)而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身**,有時(shí)采用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)。
對(duì)于大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的波形失真度和噪聲水平等技術(shù)性能也十分重要。
在選用離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器時(shí),除依據(jù)上述5項(xiàng)基本評(píng)價(jià)內(nèi)容外,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)應(yīng)具有足夠的額定輸出容量和負(fù)載能力。逆變器的選用,首先要考慮具有足夠的額定容量,以滿足*大負(fù)荷下設(shè)備對(duì)電功率的要求。對(duì)于以單一設(shè)備為負(fù)載的逆變器,其額定容量的選取較為簡(jiǎn)單,當(dāng)用電設(shè)備為純阻性負(fù)載或功率因數(shù)大于0.9時(shí),選取逆變器的額定容量為電設(shè)備容量的1.1~1.15倍即可。在逆變器以多個(gè)設(shè)備為負(fù)載時(shí),逆變器容量的選取要考慮幾個(gè)用電設(shè)備同時(shí)工作的可能性,即“負(fù)載同時(shí)系數(shù)”。
(2)應(yīng)具有較高的電壓穩(wěn)定性能。在離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中均以蓄電池為儲(chǔ)能設(shè)備。當(dāng)標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池處于浮充電狀態(tài)時(shí),端電壓可達(dá)13.5V,短時(shí)間過充電狀態(tài)可達(dá)15V。蓄電池帶負(fù)荷放電終了時(shí)端電壓可降至10.5V或更低。蓄電池端電壓的起伏可達(dá)標(biāo)稱電壓的30%左右。這就要求逆變器具有較好的調(diào)壓性能,才能保證光伏發(fā)電系統(tǒng)以穩(wěn)定的交流電壓供電。
(3)在各種負(fù)載下具有高效率或較高效率。整機(jī)效率高是光伏發(fā)電用逆變器區(qū)別于通用型逆變器的一個(gè)顯著特點(diǎn)。10kW級(jí)的通用型逆變器實(shí)際效率只有70%~80%,將其用于光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)將帶來總發(fā)電量20%~30%的電能損耗。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意減少自身功率損耗,提高整機(jī)效率。因此這是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一項(xiàng)重要措施。在整機(jī)效率方面對(duì)光伏發(fā)電專用逆變器的要**:kW級(jí)以下逆變器額定負(fù)荷效率≥80%~85%,低負(fù)荷效率≥65%~75%;10kW級(jí)逆變器額定負(fù)荷效率≥85%~90%,低負(fù)荷效率≥70%~80%。
(4)應(yīng)具有良好的過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能。光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中,因負(fù)載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統(tǒng)過電流或短路,是完全可能的。
逆變器對(duì)外電路的過電電流及短路現(xiàn)象*為敏感,是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。因此,在選用逆變器時(shí),必須要求具備有良好的對(duì)過電流及短路的自我保護(hù)功能。
(5)維護(hù)方便。高質(zhì)量的逆變器在運(yùn)行若干年后,因元器件失效而出現(xiàn)故障,應(yīng)屬于正?,F(xiàn)象。除生產(chǎn)廠家需有良好的售后服務(wù)系統(tǒng)外,還要求生產(chǎn)廠家在逆變器生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)及元器件選型方面具有良好的可維護(hù)性。例如,損壞元器件有充足的備件或容易買到,元器件的互換性好;在工藝結(jié)構(gòu)上,元器件容易拆裝,更換方便。這樣,即使逆變器出現(xiàn)故障,也可迅速恢復(fù)正常。
光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的操作使用與維護(hù)檢修
操作使用
1.嚴(yán)格按照逆變器使用維護(hù)說明書的要求進(jìn)行設(shè)備的連接和安裝。在安裝時(shí),應(yīng)認(rèn)真檢查:線徑是否符合要求;各部件在運(yùn)輸中有否松動(dòng);應(yīng)絕緣處是否絕緣良好;系統(tǒng)的接地是否符合規(guī)定。
2.應(yīng)嚴(yán)格按照逆變器使用維護(hù)說明書的規(guī)定操作使用。尤其是:在開機(jī)前要注意輸入電壓是否正常;在操作時(shí)要注意開關(guān)機(jī)的順序是否正確,各表頭和指示燈的指示是否正常。
3.逆變器一般均有斷路、過電流、過電壓、過熱等項(xiàng)目的自動(dòng)保護(hù),因此在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí),無需人工停機(jī);自動(dòng)保護(hù)的保護(hù)點(diǎn),一般在出廠時(shí)已設(shè)定好,無需再行調(diào)整。
4.操作人員一般不得打開柜門,柜門平時(shí)應(yīng)鎖死。
5.在室溫超過30℃時(shí),應(yīng)采取散熱降溫措施,以防止設(shè)備發(fā)生故障,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
維護(hù)檢修
1.應(yīng)定期檢查逆變器各部分的接線是否牢固,有無松動(dòng)現(xiàn)象,尤其應(yīng)認(rèn)真檢查風(fēng)扇、功率模塊、輸入端子、輸出端子以及接地等。
2.一旦報(bào)警停機(jī),不準(zhǔn)馬上開機(jī),應(yīng)查明原因并修復(fù)后再行開機(jī),檢查應(yīng)嚴(yán)格按逆變器維護(hù)手冊(cè)的規(guī)定步驟進(jìn)行。
3.操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn),能夠判斷一般故障的產(chǎn)生原因,并能進(jìn)行排除,例如能熟練地更換保險(xiǎn)絲、組件以及損壞的電路板等。未經(jīng)培訓(xùn)的人員,不得上崗操作使用設(shè)備。
4.如發(fā)生不易排除的事故或事故的原因不清,應(yīng)做好事故詳細(xì)記錄,并及時(shí)通知生產(chǎn)工廠給予解決。