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淺談光伏發電系統的核心——逆變器

唯樣商城 ? 來源:唯樣商城 ? 作者:唯樣商城 ? 2023-02-14 14:46 ? 次閱讀

光伏逆變器(PV inverter或solar inverter)是能將光伏(PV)太陽能板產生的可變直流電壓轉換為市電頻率交流電(AC)的逆變器,其可以反饋回商用輸電系統,或是供離網的電網使用。光伏逆變器是光伏陣列系統中重要的系統平衡(BOS)之一,可以配合一般交流供電的設備使用。市面上的逆變器主要包括微型逆變器(250W~1KW),組串逆變器(1KW~150KW),集中式逆變器(100KW以上)。

一、光伏逆變器市場情況

現代社會對環境保護越來越重視,碳中和、碳達峰等概念逐漸成為各國的共識,特別是俄烏戰爭引發能源危機加劇后,越來越多的國家開始追求新能源領域,光伏能源作為可再生能源有著無污染、低成本等優勢,其比火力發電更清潔,比水力、風力發電條件更寬松,在上述多重因素的驅動下,光伏產業受到了多個國家的青睞,得到了許多政策的扶持,光伏裝機量大大提升,產業發展迅速。

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光伏市場情況

數據顯示2022年1-11月國內光伏發電新增裝機容量65.71GW,全年新增裝機容量或超過80GW;2022年全球光伏新增裝機容量將達到244—294GW,2023年預測全球光伏新增裝機容量將達到276—355GW。

二、什么是組串式逆變器

組串式逆變器是基于模塊化概念基礎上的,每個光伏組串通過一個逆變器,在直流端具有最大功率峰值跟蹤,在交流端并聯并網。由于其發電時間較長、運維成本較低、性價比較高,已成為市場占比最大的逆變器品種。

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組串式逆變器工作原理

根據電網接入的不同,組串式逆變器可分為220V單相組串式逆變器和380V三相組串式逆變器。單相組串式逆變器連接220V單相電網,常見功率1~8KW,對于3kw及以下的功率逆變器僅接1串組件,只有 1路MPPT;對于3kw以上的逆變器通常接2串組件,配有2路MPPT,最大輸入電壓通常為600V或630V。三相組串式逆變器連接380V三相電網,常見功率4~60KW,MPPT數量一般2-4路,最大輸入電壓通常為1000V,部分廠家將最大輸入電壓調整到1500V。

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單相組串式逆變器和三相組串式逆變器

三、單相組串式逆變器

單相組串式逆變器由DC-DC電路,DC-AC電路,BOOST升壓電路,保護電路,濾波電路,電流檢測電路等組成,此電路需使用到傳感器安規電容薄膜電容、升壓電感、IGBT電流傳感IC等。

電流檢測電路:電流傳感器(萊姆)

BOOST升壓電路:二極管(威世)、光耦(威世、東芝、UMW)

DC-AC電路:IGBT(英飛凌

EMC電路:薄膜電容(EPCOS、基美)、瓷片電容(華信安、華科、TDK、威世)

保護電路:氣體放電管、壓敏電阻(EPCOS、君耀)

控制電路功率電感(TDK、奇力新)、TVS二極管(威世、強茂、LRC)、存儲器/MCU兆易創新

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單相組串式逆變器元器件拓撲圖

四、三相組串式逆變器

三相電是由三個頻率相同、幅度相等、相位差為120°的交變電勢組成,三相逆變器轉換后的電壓為380V的交流電,三相和單相組串式逆變器的區別主要是主電路拓撲的區別,單相逆變器是四管組成H橋逆變,三相逆變器則是六管組成三相全橋逆變。

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三相組串式逆變器基本電路圖

因為有更高的輸出電壓,其較單相逆變器相比,可驅動更多的電器,常用于工業、企業中。其電路中有EMC電路、升壓電路、逆變電路、保護電路等,以下也整理了電路中的部分物料供參考:

EMC電路、濾波電路:薄膜電容(基美、EPCOS)

升壓電路:快恢復二極管(LRC、強茂)、IGBT(英飛凌)、驅動光耦(威世、東芝、UMW)

逆變電路:繼電器(松下TE)、交流濾波電容(EPCOS、基美)

保護電路:氣體放電管、壓敏電阻(EPCOS、君耀)

控制電路:晶振(TXC、加高)、功率電感(TDK、臺慶、奇力新)

結構件:連接器(JST、TE)

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三相組串式逆變器電路中所需的元器件

總體來說,光伏逆變器是光伏發電行業中技術更新迭代最快的產品之一,其轉換效率和可靠性的高低會極大影響到光伏發電系統的運行效益。隨著我國光伏裝機容量持續擴大,發電效益和維護的便捷性將成為建設電站的重要考慮因素,組串式逆變器技術成熟且維護方便,應用廣泛,會越來越被市場所青睞,未來在我國的光伏電站中將占據更重要的市場地位!

審核編輯黃宇

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