离网逆变器工作原理、种类及特点

  如图4-16所示，端接阻性负载时，当t1tt2管加上栅极驱动信U1，VT1VT2截止，VT1截止，，如图4-17所示；若输如图4-18所示，VT1VT2VD2VD1U2UoU1ACt1t2t3t4单相半桥式逆变电路结构图所4-19所，示该电路由两只功率开关管、两只储能电容器等组成。当功率开关管VT1导通时，电容C1上的能量释放到负载RL上；当VT2容C2的能量通过变压器释放到负载RL上；VT1、VT2轮流导通时，在负载两端获得了交流电源。3.全桥式逆变电路全桥式逆变电路结构如图4-20所示。该电路由两个半桥电路组成，开关功率管VT1VT2互补，VT3和VT4互补，当VT1与VT3同时导通时，负载电压U0=Ud；当VT2与VT4时导通时，负载两端UO=Ud；VT1、VT3和VT2、VT4轮流导通，负载两端得到交流电能，若负载具有一定电感，即负载电流落后于电压角度，在VT1、VT3功率管加上驱动信号，由于电流的滞后，此时VT1、VT3仍处于导通续流阶段，当经过φ电角度时，电流仍过零，电源向负载输送有功功率，同样当VT2、VT4加上栅极驱动信号时VT2、VT4仍处于续流状态，此时能量从负载馈送回直流侧，现经过φ角度后，VT2、VT4才真正流过电流。综上所述，VT1、VT3和VT2、VT4分别工作半个周期，其输出电压波形为1800的方波表，如图4-21所示。图4-20全桥逆变电路C1C2VT2VT1VD1VD2图4-19单相半桥式逆变电路原理图4-18推挽逆变电路输出电流U0I0图4-21全桥式逆变波形图4.逆变结构上述几种电路都是逆变器的最基本电路，在实际应用中，除了小功率光伏逆变器主电路采取这种单级的(DC-AC)转换电路外，中、大功率逆变器主电路都采用两级(DC-DC-AC)或三级(DC-AC-DC-AC)的电路结构及形式。一般来说，中、小功率光伏系统的太阳能电池组件或方阵输出的直流电压都不太高，而且功率开关管的额定耐压值也都比较低，因此逆变电压也比较低，要得到220V或者380V的交流电，无论是推挽式还是全桥式的逆变电路，其输出都必须加工频升压变压器，由于工频变压器体积大、效率低、分量重，因此只能在小功率场合应用。随着电力电子技术的发展，新型光伏逆变器电路都采用高频开关技术和软开关技术实现高功率密度的多级逆变。这种逆变电路的前级升伍电路采取推挽逆变电路结构，但工作频率都在20kHz以上，升压变压器采用高频磁性材料做铁芯，因而体积小、重量轻。低电压直流电经过高频逆变后变成了高频高压交流电，又经过高频整流滤波电路后得到高压直流电（一般均在300V以上），再通过工频逆变电路实现逆变得到220V或者380V的交流电，总系统的逆变效率可达到90%以上，目前大多数波光伏逆变器都是采用这种三级的电路结构，如图6-12太阳能电池方阵输出的直流电（如24V、48V、110V、220V）通过高频逆变电路逆变为波形为方波的交流电，逆变频率一般在几千，再通过高频升压变压器整流滤波后变为高压直流电，然后经过第三级DC-AC逆变为要的220V或380V工频交流电。DCACDCAC图4-22逆变器的三级电路结构原图4-23是逆变器将直流电转换成交流电的转换过程大家加深逆变器工作原电路的作用下以l/l00s度开关，将直流切断，并将其中一半的波形反向而得到矩形的交流波形，然后通过电路使矩形的交流波形平滑，得到正弦交流波形。直流电每1/100秒切断将一个半波反向得到交流电将方波整形阶梯波性修正阶梯波得到正弦波图4-23逆变器波形转换过程示意图5.不同波形单相逆变器优缺点逆变器按照输出电压波形的不同，可分为方波逆变器、阶梯波逆变器和正弦波逆变器，其输出波形如图4-24所示。在太阳能光伏发电系统中，方波和阶梯波逆变器一般都用在小功率场合。下面就分别对这3种不同输出波形逆变器的优缺点进行介绍。(1)方波逆变器。方波逆变器输出的波形是方波，也叫矩形波。尽管方波逆变器所使用的电路不完全一样，但共同的优点是线路简单（使用的功率开关管数量最少）、价格实惠公道、维修方便．其设计功率一般在数百瓦到几千瓦之间。缺点是调压范围窄、噪声较大，方波电压中含有大量高次谐波，带感性负载如电动机等用电器中将产生附加损耗，因此效率低，电磁大。方波逆变器不可以应用于并网发电的场合。(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正弦波，波形中的高次谐波含量少，故可以变压器输出时，整机效率高。缺点是线路较为复方波修正成阶梯波，需电路，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，电磁二。阶梯波形逆变器不可以应用于并网发电的场合。方波阶梯波正弦波图4-24逆变器输出波形示意图(3)正弦波逆变器。正弦波逆变器输出的波形与交流市电的波形相同。这种逆变器的优，是输出波形好、失真度低，干扰小、噪声低，保护功能齐全，整机性能好，技术上的含金量高。自点是线路复杂、维修困难、价格较贵。6.逆变器命名方式正弦波系列逆变器型号命名由五部分所组成：正弦波系列逆变器代号、输入直流标称电压、输出容量额定值、区分代号、安装使用方式。第一部分用字母SN表示正弦波系列逆变器；第二部分用数字表示输入直流标称电压(单位：V)；第三部分用数字表示输出容量额定值(单位：VA)；四部分用数字或字母表示区分代号，见下表4-6所示。表4-6区分代号、安装使用方式字母含义省略表示单相输出表示三相输出3C表示三相输出带市电旁路表示单相输出，光伏、风力发电专用3S表示三相输出，光伏、风力发电专用CS表示单相输出带市电旁路（功率大于10KW为接触器切换），光伏、风力发电专用例：型号为SN22010K3CSD1的三相输出，光伏专用正弦波逆变器