光伏发电逆变器结构的优化探讨

发表时间：2018-07-05T15:13:03.570Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：高昌海[导读] 摘要:随着世界能源短缺和环境污染的加剧,太阳能、风能等新型能源也越来越引起人们的关注。

（贵州兴电新能源发电有限公司贵州兴义 562400）摘要:随着世界能源短缺和环境污染的加剧,太阳能、风能等新型能源也越来越引起人们的关注。风能因其本身存在的噪音问题,只适合设置在较为偏远人口较少的地区，并且从实现的经济效益方面来看,需要通过大规模的投入能达到对风能利用的效果。我国作为人口大国，虽然人均能源消耗很低,但由于能源需求增长的巨大压力，能源供应与经济发展的矛盾尤为突出,努力开发利用可再生能源的同时，大力提高

能源利用效率是一个重要的战略选择。

关键词：光伏发电；逆变器；结构优化引言：

随着能源消耗量的不断增加，石化资源的日益溃泛，太阳能已成为今后能源开发与使用的主要研究方向。当前世界各国对太阳能并人发电的研究日趋成熟，光伏产业正在快速发展，但光伏发电的高成本，效率低一直是困扰光伏发展的难题。所以需要逆变器来将直流电转化成交流电，更加稳定，也方便更好地传输与利用。 1逆变器的工作原理及在光伏发电中的作用（1）太阳能光伏列阵发出的电均为直流电，要大规模运用太阳能就必须实现太阳能发电的并网，从而实现远距离运输，其发电并网系统主要由逆变器和控制器，见图l。逆变器是将直流电转变成交流电的主要部件，它的主要任务是向电网注入正弦电流和控制光伏阵列模块运行于最大功率点。

图1 逆变器在光伏发电中的原理图光伏发电主要与日照强度、日照时间长度以及温度有关，逆变器要能在最大功率点附近输出功率才能保证获得最大能源。因而主要研究影响光伏逆变器环境功率因数、环境温度、电压及频率、开路电压短路电流及损耗等因素。

（2）功率因数。根据所研究的光伏阵列模块当光照强度为1200w/m，温度在25℃时，产生的最大功率约为189W，通常太阳能光伏发电系统的功率因数控制在0．95以上较为合适。

（3）环境温度。在选择系统模块时需要根据环境温度变化的情况，考虑环境温度和逆变器的内部温度。选择合适的逆变器安装在相应的位置。

（4）工作频率及工作电压。我国通用工频电网额度频率为50Hz，单相电压220V。

（5）开路电压短路电流。光伏阵列模块的耐压必须超过开路情况下的最大电压，在环境温度为25℃，当光强达到1200W／m，开路电压可达45V，而且其最大短路电流达到7A，因此，选择的模块为可承受最大电压50V、最大电流为8A的逆变器。

（6）输出电流损耗。要提高太阳能光伏发电的效率，必须尽量减少各个环节的损耗，从而提发电系统的效率。 2如何优化光伏逆变器的结构和性能 2.1光伏逆变器的升级设计

组串型光伏逆变器单相产品。以升压电路与单相无变压器拓扑结构相结合为主。

组串型光伏逆变器三相产品。以升压电路与三相三电平无变压器拓扑相结合结构为主。

电站型光伏逆变器。以三相桥式电路拓扑为主，可分为无变压器和有变压器两类。

2.2光伏逆变器的结构、功能优化

光伏发电系统最需要提升的就是转换效率，高效率的逆变器能够在有效使用寿命之内输出更多的电能。

为了解决太阳不是全天24小时都照射而影响光伏发电效率这一问题，太阳能供电系统要优化包含电池以及给电池高效充电所需的复杂电子器件。当电池被集成到系统中时，电池充电需要额外的DC/DC转换电路，同时还需要电池管理和监控。

许多由太阳能供电的系统还与电网对接，从而要求相位同步和功率因数校正。还有许多需要复杂控制的使用环境。例如，逆变器必须内置故障预警机制以防范公共电网的停掉电等事件。

为了提升整个系统的性能，设计者为系统内的每一个光伏组件都设置并配备了一个微型逆变器。微型逆变器拓扑的优点在于即便其中一个逆变器出现故障，能量转换仍能进行。采用微型逆变器的其它优点包括能够利用高分辨率PWM调整每个太阳能板的转换参数。配有微型逆变器的每一个太阳能面板都能根据各自的太阳能环境做出不同的最大功率跟踪。这样就优化了整个光伏发电系统，提高了太阳能的利用率与光伏发电的工作效率。

太阳能光伏逆变器可分为隔离型和非隔离型，隔离型逆变器还可分成高频型和工频型，常用的是工频隔离型，但体积大、重量重、效率低。高频隔离采用高频变压器，体积小、重量轻、效率较高；在DC—DC的过程中常使用隔离拓扑结构，通过调节变换器的占空比从而实现最大功率点的跟踪。

3逆变器在光伏发电中的运用