逆變器是光伏發電系統的大腦和心臟,在太陽能光伏發電過程中,光伏陣列所發的電能為直流電能,然而許多負載需要交流電能,直流供電系統存在很大的局限性,不便于變換電壓,負載應用范圍也有限,除特殊用電負荷外,均需要使用逆變器將直流電變換為交流電。光伏逆變器是太陽能光伏發電系統的心臟,其將光伏組件產生的直流電轉化為交流電,輸送給本地負載或電網,并具備相關保護功能的電力電子設備。
太陽能逆變器主要由功率模塊、控制電路板、斷路器、濾波器、電抗器、變壓器、接觸器以及機柜等組成,生產過程包括電子件預 加工、整機裝配、測試和整機包裝等工藝環節,其發展依賴于電力電子技術、半導體器件技術和現代控制技術的發展。
對于太陽能逆變器來講,提高電源的轉換效率是一個永恒的課題,但是當系統的效率越來越高,幾乎接近100%時,進一步的效率改善會伴隨著性價比的低下,因此,如何保持一個很高的效率,又能維持很好的價格競爭力將是當前的重要課題。
與逆變器效率的改善努力相比,如何提高整個逆變系統的效率,正逐漸成為太陽能系統的另一個重要課題。在一個太陽能陣列中,當局部的2%-3%面積的陰影出現時,對采用一個MPPT功能的逆變器來講,此時的系統輸出電力惡劣時甚至會出現20%左右的功率下降,為了更好地適應類似這樣的狀況針對單一或部分太陽能組件,采用一對一的MPPT或多個MPPT控制功能是十分有效的方法。
由于逆變系統處于并網運行的狀況,系統對地的漏電會造成嚴重的安全問題;此外,為了提高系統的效率,太陽能陣列大多會被串聯成很高的直流輸出電壓使用;為此,在電極間因異常狀況的發生,很容易產生出直流電弧,由于直流電壓高,非常不容易滅弧,極容易導致火災。隨著太陽能逆變系統的廣泛采用,系統安全性的問題也將是逆變技術的重要部分。
此外,電力系統正在迎來智能電網技術的快速發展和普及。大量的太陽能等新能源電力的系統并網,給智能電網系統的穩定性提出了新的技術挑戰。設計出能夠更加快速、準確、智能化地兼容智能電網的逆變系統,將成為今后太陽能逆變系統的必要條件。
總的來說,逆變技術的發展是隨著電力電子技術、微電子技術和現代控制理論的發展而發展。隨著時間的推移,逆變技術正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發展。
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