太阳能光伏并网逆变器的原理_图文.ppt
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光伏并网逆变器工作原理
光伏并网逆变器工作原理太阳能电池阵列通过正弦波脉宽调制逆变器向电网输送电能，逆变器馈送给电网的电能由太阳能电池阵列功率和当时当地的日照条件决定。
逆变器除了具有直流-交流转换功能外，还必须具有太阳能电池阵列的最大功率跟踪功能和各种保护功能。
目前，电压源型逆变器技术已日趋成熟，电压型逆变器主电路如图1所示。
光伏发电并网系统运行时的电路原理如图2所示，V p为逆变器输出电压，V u为电网电压，R为线路电阻，L为串联电抗器，I z则为回馈电网的电流。
为保证回馈功率因数为1，回馈电流的相位必须与电网电压的相位一致。
以电网电压V u为参考，则I z与V u同相位。
内阻R两端的电压V R与电网电压相位一致，而电抗器两端电压V L的相位则落后于电压V R90o，由此可以求得V P的相位和幅值：式中：ω为公用电网角频率。
在实际电路中，V u的相位、周期和幅值由电压传感器检测得到，由于在实际系统中R是很难得到的，因此回馈电流I z的相位必须采用电流负反馈来实现，回馈电流I z的相位角的参考相位即为公用电网相位。
用电流互感器随时检测I z，确保I z与电网电压相位一致，以实现功率因数为1的回馈发电。
实用的光伏发电并网系统运行专用逆变器主电路功率管采用IGBT，容量为50A、600V，型号为2MBI50N-060。
隔离驱动电路采用东芝公司生产的TLP250。
逆变器的控制部分由微处理器完成。
主控芯片采用INTEL公司最新推出的逆变或电机驱动专用16位微处理器87C196MC，该芯片除了具有16位运算指令外，还具有专用的脉宽调制(PWM)输出口，包括一个10位A/D转换器、一个事件处理阵列、两个16位定时器和一个三相波形发生器。
三相波形发生器的每相均能输出两路死区时间可以设定的PWM信号。
微处理器主要完成电压相位实时检测、电流相位反馈控制、太阳能电池阵列最大功率跟踪以及实时正弦波脉宽调制信号发生，其工作过程如下：公用电网的电压和相位经过霍尔电压传感器送给微处理器的A/D转换器，微处理器将回馈电流的相位与公用电网的电压相位作比较，其误差信号通过PID调节后送给PWM脉宽调制器，这就完成了功率因数为1的电能回馈过程。
《太阳能光伏发电技术》课件——6.逆变器
中功率逆变器 （5-50KW）
大功率逆变器 （>50KW）
4、按逆变器输出能量的去向分类
有源逆变器 无源逆变器
有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。 无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
三、逆变器的分类
5、按逆变器输出电压的波形分类
方波逆变器
阶梯波逆变器
正弦波逆变器
三、逆变器的分类
光伏逆变器
离网型逆变器 并网箱逆变器
集中并网逆变器 组串式并网逆变器
微型并网逆变器 双向并网逆变器
6.2逆变器的结构与工作原理
逆变器的结构与工作原理
一、逆变器的基本结构
DC入
输入电路
DC
AC
主逆变电路
输出电路
AC出
辅助电路
控制电路
逆变器的基本电路结构图
保护电路
一、逆变器的基本结构
1、输入电路
作用：为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。
光伏逆变器是光伏发电系统必不可少的一部分。
一、控制器的功能
主要作用
将直流电转换为交流电
自动运行和停机 防孤岛效应
其他作用
最大功率点跟踪（MPPT）控制 电网检测及并网
一、控制器的功能
1、自动运行和停机作用
辐射强度
太阳能电池输出
达到所需 输出功率
逆变器主动开始运转
只需太阳能电池组件的输出功率大于逆变器任务所需的输出功率，逆变器就继续运转；
• 对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电。
一、控制器的功能
4、电网检测及并网
电网取电
检测 电压 频率 相序
调整并网逆 器发电参数
并网发电
太阳能光伏逆变器 课件
C9 10 4
Soft C t -s t art
+ C 10
+ C 11
47 uF
47 uF
47 uF
47 uF
47 uF
22 00u F
47 0uF
SG 35 25
7 8
D2
2
1
3
4
6
R2 3.7k Ω
5
A R6 15 kΩ
R7 20 0Ω
+ C8
R 10 10 Ω/1W R 12 1k Ω
Q2 IRF 320 5
C 26 10 2 R 18 5.9k Ω J1 +1 2V 1 2 V o1
H ER 107
4.7u F
C5
10 4
C7 10 2
J2 1 2 +1 2V C 18 10 4
+ C 19
J3 1 2
R8 15 kΩ R p1 50 kΩ
R 13 V o1 10 kΩ
10 0uF
7，光伏逆变器的技术参数与配置选型
2）阶梯波逆变器：阶梯波逆变器也叫修正波逆变器， 阶梯波比方波波形有明显改善，波 形类似于正弦波， 波形中的高次谐波含量少，故可以带包括感性负载 在内的各种负载。当采用无变压器输出时，整机效 率高。缺点是线路较为复杂。为把方波修正成阶梯 波，需要多个 不同的复杂电路，产生多种波形叠加 修正而成，这些电路使用的功率开关管也较多，电 磁干 扰严重。阶梯波形逆变器不能应用于并网发电 的场合。
2.并网逆变器的电路原理 电路分为主电路和微处理器电路两部分。
主电路主要完成 DC-DC-AC的转 换和逆变过程。 微处理器控制电 路要完成电网、 相位实时检测、 电流相位反馈控 制、光伏方阵最 大功 率跟踪以及 实时正弦波脉宽 调制信号发生等
光伏逆变器全面分析ppt课件
2
一、什么是逆变器？
Omnik 欧姆尼克 I 3
直流-电压
太阳能逆变器
IGBT
Sinusfilter 交流-电压
380 V 50 Hz
ppt课件.
3
一、光伏逆变器分类 逆变按照功能来分，主要分为并网逆变器及离网逆变器
离网逆变器
并网逆变器
离网逆变器输出的是电压，主要用于储能系统，以及偏远地区电网无法抵达 的地方。 并网逆变器输出的是电流，主要用于并网系统，通过发电给电网获得收益或 者自用。
监控布线复杂
监控布线简单
维护要求
维护简单
维护及其复杂
系统可靠性要求
可靠性高
可靠性低
电池板选择
一个项目可多种电池板
一种电池板
MPPT追踪
非常高
一般
江苏艾索新能源股份有限公司 EverSolar
24 24
四、逆变器的选型
总结（视频）
1.组串型逆变器的功率范围一般会20KW以内，因此能够覆盖的项目一般会在500KW以内，具体需 要视实际的设计而定
算
▪ 加州效率ŋ cec：在不同功率点按照加洲当地气象条件的加权公式计算
▪ MPPT效率ŋmppt：反应逆变器最大功率点跟踪的精度 ▪ 整机效率ŋtot：在某个直流电压下ŋeuro和ŋmppt 的乘积
15
OM三N、IK逆光变器伏的主逆要参变数和器含义简介 逆变器的主要参数
▪ Internal overvoltage protection ▪ DC Insulation monitoring ▪ Earth fault protection ▪ Grid monitoring ▪ Earth fault current monitoring ▪ Islanding protection
一、什么是逆变器？
Omnik 欧姆尼克 I 3
直流-电压
太阳能逆变器
IGBT
Sinusfilter 交流-电压
380 V 50 Hz
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一、光伏逆变器分类 逆变按照功能来分，主要分为并网逆变器及离网逆变器
离网逆变器
并网逆变器
离网逆变器输出的是电压，主要用于储能系统，以及偏远地区电网无法抵达 的地方。 并网逆变器输出的是电流，主要用于并网系统，通过发电给电网获得收益或 者自用。
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维护要求
维护简单
维护及其复杂
系统可靠性要求
可靠性高
可靠性低
电池板选择
一个项目可多种电池板
一种电池板
MPPT追踪
非常高
一般
江苏艾索新能源股份有限公司 EverSolar
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四、逆变器的选型
总结（视频）
1.组串型逆变器的功率范围一般会20KW以内，因此能够覆盖的项目一般会在500KW以内，具体需 要视实际的设计而定
算
▪ 加州效率ŋ cec：在不同功率点按照加洲当地气象条件的加权公式计算
▪ MPPT效率ŋmppt：反应逆变器最大功率点跟踪的精度 ▪ 整机效率ŋtot：在某个直流电压下ŋeuro和ŋmppt 的乘积
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OM三N、IK逆光变器伏的主逆要参变数和器含义简介 逆变器的主要参数
▪ Internal overvoltage protection ▪ DC Insulation monitoring ▪ Earth fault protection ▪ Grid monitoring ▪ Earth fault current monitoring ▪ Islanding protection
光伏发电原理ppt课件
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7
太阳能电池组件
日照强度 太阳电池组件的输出功率与直接的太阳辐射强度成比例，日
照增强时组件输出也随之增加。值得注意的是日照强度变化 时，组件工作电压基本不变。
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8
太阳能电池组件
太阳电池温度 太阳电池组件温度较高时，工作效率降低。通常在80～90℃
之问，温度每上升1℃，组件的效率损失0.5％。
L
id
L PI
ed
u
u
Park 逆变换
udc udc
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15
并网逆变器的电路结构
MPPT 跟踪器保证光伏阵列产生直流电能能最大程度地被逆变
器所使用。IGBT 全桥电路将直流电转换成交流电压和电流。保 护功能电路在逆变器运行过程中监测运行状况，在非正常工作 条件下可触发内部继电器从而保护逆变器内部元器件免受损坏。
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4
太阳能电池组件
太阳能电池板 Solar panel 分类：
晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳 能电池。
非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电 池。
化学染料电池板：砷化镓、硒铟铜、锑化镉等。
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5
太阳能电池组件
单晶硅电池组件 多晶硅电池组件 非晶硅电池组件
完整最新ห้องสมุดไป่ตู้pt
17
并网逆变器
2、最大功率跟踪控制功能
太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温 度（芯片温度）而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随 电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作 点。太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是在变化的。 相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率 点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就 是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点 就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一功能。
光伏并网逆变器原理(详细)PPT课件
光伏并网逆变器技术讨论
Page 1
内部资料
讨论内容：
一、常见光伏并网逆变器的拓扑结构
二、光伏并网逆变器相关技术要点
2.1 效率
2.2 直流输入电压适应范围
2.3 可靠性（保护配置方式和种类）
2.4 并网电流谐波
2.5 逆变控制策略
2.6 最大功率点跟踪方式
2.7 锁相技术特点
2.8 孤岛效应检测技术
•直接逆变系统 •工频隔离系统
Page 4
一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
• 高频隔离系统
• 高频升压不隔离系统
Page 5
• 多DC-DC（MPPT）、
单逆变系统
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.1 直接逆变系统
Page 6
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
直接逆变系统的优缺点
优点：
•省去了笨重的工频变压器：高效率（>97%）、重量轻、结构简单。
成本低。 缺点： (1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压， 对人身安全不利。 (2) 直流侧太阳电池MPPT电压需要大于350V。这对于太阳电池组 件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象。
Page 7
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.2 工频隔离系统
Page 8
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
2.9 监控软件和附件
三、 阳光电源相关产品介绍
Page 2
四、 相关业绩
一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
Page 3
• 光伏并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、计量装置及配电系
统组成。
• 太阳电池产生直流电能。
• 通过光伏并网逆变器直接将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电
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内部资料
讨论内容：
一、常见光伏并网逆变器的拓扑结构
二、光伏并网逆变器相关技术要点
2.1 效率
2.2 直流输入电压适应范围
2.3 可靠性（保护配置方式和种类）
2.4 并网电流谐波
2.5 逆变控制策略
2.6 最大功率点跟踪方式
2.7 锁相技术特点
2.8 孤岛效应检测技术
•直接逆变系统 •工频隔离系统
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一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
• 高频隔离系统
• 高频升压不隔离系统
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• 多DC-DC（MPPT）、
单逆变系统
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.1 直接逆变系统
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
直接逆变系统的优缺点
优点：
•省去了笨重的工频变压器：高效率（>97%）、重量轻、结构简单。
成本低。 缺点： (1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压， 对人身安全不利。 (2) 直流侧太阳电池MPPT电压需要大于350V。这对于太阳电池组 件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象。
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.2 工频隔离系统
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
2.9 监控软件和附件
三、 阳光电源相关产品介绍
Page 2
四、 相关业绩
一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
Page 3
• 光伏并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、计量装置及配电系
统组成。
• 太阳电池产生直流电能。
• 通过光伏并网逆变器直接将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电
项目二光伏逆变器1.ppt
SPWPM 脉 冲 信 号 在 此 整 流 ， 经直流滤波电感滤波后，变换成 半正弦波形(馒头波)
最后由极性反转逆变桥将半正 弦波反转为工频的正弦全波，并 将电能馈人工频电网
2.2 隔离型光伏并网逆变器
变压器隔离的作用：
①可以有效地防止人接触到光伏侧的正极或 者负极时，电网电流通过桥臂形成回路对人构成 伤害的可能性，提高了系统安全性
②也保证了系统不会向电网注人直流分量， 有效地防止了配电变压器的饱和 工频变压器的缺点：
体积大、质量重，约占逆变器的总重量的50% 左右，使得逆变器外形尺寸难以减小。另外， 工 频变压器的存在还增加了系统损耗、成本，并增 加了运输、安装的难度。
光伏并网逆变器其性能不仅是影响 和决定整个光伏并网系统是否能够稳定、 安全、可靠、高效地运行，同时也是影 响整个系统使用寿命的主要因素。
1.1 光伏并网逆变器的分类
根据有无隔离变压器，光伏并网逆变器可分为隔离型 和非隔离型等。
1.1 光伏并网逆变器的分类
1.1.1隔离型光伏并网逆变器结构
在隔离型光伏并网逆变器中，根 据隔离变压器的工作频率，将其分为 工频隔离型和高频隔离型两类。
2.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器 2.2.2.1 DC/DC变换型高频链光伏并网逆变器
两种工作模式: 第一种工作模式：光伏阵列输出的直流电能经过前级高频逆 变器变换成等占空比((50%)的高频方波电压，经高频变压器 隔离后，由整流电路整流成直流电，然后再经过后级PWM逆 变器以及LC滤波器滤波后将电能馈人工频电网
（b） 三相三电平桥式
三电平半桥结构 的直流工作电压 一般在600 1000V，工作效 率可达98%，另 外，三电平半桥 结构可以取得更 好的波形品质。
三电平变频器输出波形
最后由极性反转逆变桥将半正 弦波反转为工频的正弦全波，并 将电能馈人工频电网
2.2 隔离型光伏并网逆变器
变压器隔离的作用：
①可以有效地防止人接触到光伏侧的正极或 者负极时，电网电流通过桥臂形成回路对人构成 伤害的可能性，提高了系统安全性
②也保证了系统不会向电网注人直流分量， 有效地防止了配电变压器的饱和 工频变压器的缺点：
体积大、质量重，约占逆变器的总重量的50% 左右，使得逆变器外形尺寸难以减小。另外， 工 频变压器的存在还增加了系统损耗、成本，并增 加了运输、安装的难度。
光伏并网逆变器其性能不仅是影响 和决定整个光伏并网系统是否能够稳定、 安全、可靠、高效地运行，同时也是影 响整个系统使用寿命的主要因素。
1.1 光伏并网逆变器的分类
根据有无隔离变压器，光伏并网逆变器可分为隔离型 和非隔离型等。
1.1 光伏并网逆变器的分类
1.1.1隔离型光伏并网逆变器结构
在隔离型光伏并网逆变器中，根 据隔离变压器的工作频率，将其分为 工频隔离型和高频隔离型两类。
2.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器 2.2.2.1 DC/DC变换型高频链光伏并网逆变器
两种工作模式: 第一种工作模式：光伏阵列输出的直流电能经过前级高频逆 变器变换成等占空比((50%)的高频方波电压，经高频变压器 隔离后，由整流电路整流成直流电，然后再经过后级PWM逆 变器以及LC滤波器滤波后将电能馈人工频电网
（b） 三相三电平桥式
三电平半桥结构 的直流工作电压 一般在600 1000V，工作效 率可达98%，另 外，三电平半桥 结构可以取得更 好的波形品质。
三电平变频器输出波形
光伏并网逆变器的分类及原理ppt课件
5
二、组串式逆变器 组串式逆变器顾名思义是将光伏组件产生的直流电直接转变为交流电汇总后 升压、并网。因此，逆变器的功率都相对较小。光伏电站中一般采用50kW以 下的组串式逆变器。 （一）组串式逆变器优点： 1.不受组串间模块差异，和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工 作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量； 2.MPPT电压范围宽，组件配置更加灵活；在阴雨天，雾气多的部区，发电时 间长； 3.体积较小，占地面积小，无需专用机房，安装灵活； 4.自耗电低、故障影响小。 （二）组串式逆变器存在问题： 1.功率器件电气间隙小，不适合高海拔地区；元器件较多，集成在一起，稳 定性稍差； 2.户外型安装，风吹日晒很容易导致外壳和散热片老化； 3.逆变器数量多，总故障率会升高，系统监控难度大； 4.不带隔离变压器设计，电气安全性稍差，不适合薄膜组件负极接地系统。
21
3.2故障现象：逆变器不并网 故障分析：逆变器和电网没有连接， 可能原因： (1)交流开关没有合上。 (2)逆变器交流输出端子没有接上。 (3)接线时，把逆变器输出接线端子上排松动了。 解决办法：用万用表电压档测量逆变器交流输出电压，在正常情况下，输出端子应该有220V或 者380V电压，如果没有，依次检测接线端子是否有松动，交流开关是否闭合，漏电保护开关是 否断开。 3.3逆变器硬件故障：分为可恢复故障和不可恢复故障 故障分析：逆变器电路板，检测电路，功率回路，通讯回路等电路有故障。 解决办法：逆变器出现上述硬件故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以 上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，就联系售后技术工程师。
直流侧断路器 PV+
PV-
直流支撑 逆变单元 电容
直流
EMI 滤波器
二、组串式逆变器 组串式逆变器顾名思义是将光伏组件产生的直流电直接转变为交流电汇总后 升压、并网。因此，逆变器的功率都相对较小。光伏电站中一般采用50kW以 下的组串式逆变器。 （一）组串式逆变器优点： 1.不受组串间模块差异，和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工 作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量； 2.MPPT电压范围宽，组件配置更加灵活；在阴雨天，雾气多的部区，发电时 间长； 3.体积较小，占地面积小，无需专用机房，安装灵活； 4.自耗电低、故障影响小。 （二）组串式逆变器存在问题： 1.功率器件电气间隙小，不适合高海拔地区；元器件较多，集成在一起，稳 定性稍差； 2.户外型安装，风吹日晒很容易导致外壳和散热片老化； 3.逆变器数量多，总故障率会升高，系统监控难度大； 4.不带隔离变压器设计，电气安全性稍差，不适合薄膜组件负极接地系统。
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3.2故障现象：逆变器不并网 故障分析：逆变器和电网没有连接， 可能原因： (1)交流开关没有合上。 (2)逆变器交流输出端子没有接上。 (3)接线时，把逆变器输出接线端子上排松动了。 解决办法：用万用表电压档测量逆变器交流输出电压，在正常情况下，输出端子应该有220V或 者380V电压，如果没有，依次检测接线端子是否有松动，交流开关是否闭合，漏电保护开关是 否断开。 3.3逆变器硬件故障：分为可恢复故障和不可恢复故障 故障分析：逆变器电路板，检测电路，功率回路，通讯回路等电路有故障。 解决办法：逆变器出现上述硬件故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以 上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，就联系售后技术工程师。
直流侧断路器 PV+
PV-
直流支撑 逆变单元 电容
直流
EMI 滤波器