逆變器的分類和主要技術(shù)性能的評價

逆變器的種類很多，可按照不同的方法進行分類。  

1、按逆變器輸出交流電能的頻率分，可分為工頻逆變器、中頻逆器和高頻逆變器。工頻逆變器的頻率為 50～60Ｈｚ的逆變器；中頻逆變器的頻率一般為 400Ｈｚ到十幾ｋＨｚ；高頻逆變器的頻率一般為十幾ｋＨｚ到ＭＨｚ。    

2、按逆變器輸出的相數(shù)分，可分為單相逆變器、三相逆變器和多相逆變器。  

3、按照逆變器輸出電能的去向分，可分為有源逆變器和無源逆變器。凡將逆變器輸出的電能向工業(yè)電網(wǎng)輸送的逆變器，稱為有源逆變器；凡將逆變器輸出的電能輸向某種用電負載的逆變器稱為無源逆變器。   

4、按逆變器主電路的形式分，可分為單端式逆變器，推挽式逆變器、半橋式逆變器和全橋式逆變器。   

5、按逆變器主開關(guān)器件的類型分，可分為晶閘管逆變器、晶體管逆變器、場效應逆變器和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）逆變器等。又可將其歸納為"半控型"逆變器和"全控制"逆變器兩大類。前者，不具備自關(guān)斷能力，元器件在導通后即失去控制作用，故稱之為"半控型"普通晶閘管即屬于這一類；后者，則具有自關(guān)斷能力，即無器件的導通和關(guān)斷均可由控制極加以控制，故稱之為"全控型"，電力場效應晶體管和絕緣柵雙權(quán)晶體管（IGBT）等均屬于這一類。   

6、按直流電源分，可分為電壓源型逆變器（VSI）和電流源型逆變器（CSI）。前者，直流電壓近于恒定，輸出電壓為交變方波；后者，直流電流近于恒定，輸也電流為交變方波。   

7、按逆變器輸出電壓或電流的波形分，可分為正弦波輸出逆變器和非正弦波輸出逆變器。   

8、按逆變器控制方式分，可分為調(diào)頻式（PFM）逆變器和調(diào)脈寬式（PWM）逆變器。    

9、按逆變器開關(guān)電路工作方式分，可分為諧振式逆變器，定頻硬開關(guān)式逆變器和定頻軟開關(guān)式逆變器。   

10、按逆變器換流方式分，可分為負載換流式逆變器和自換流式逆變器。   

逆變器的主要技術(shù)性能及評價選用   

一、技術(shù)性能   

1、額定輸出電壓   

在規(guī)定的輸入直流電壓允許的波動范圍內(nèi)，它表示逆變器應能輸出的額定電壓值。對輸出額定電壓值的穩(wěn)定準確度一般有如下規(guī)定：   

（1）在穩(wěn)態(tài)運行時，電壓波動范圍應有一個限定，例如其偏差不超過額定值的±３％或±５％。   

（2）在負載突變（額定負載 0％→50％→100％）或有其他干擾因素影響的動態(tài)情況下，其輸出電壓偏差不應超過額定值的± 8％或±10％。   

2、輸出電壓的不平衡度   

在正常工作條件下，逆變器輸出的三相電壓不平衡度（逆序分量對正序分量之比）應不超過一個規(guī)定值，一般以％表示，如 5％或 8％。 

3、輸出電壓的波形失真度   

當逆變器輸出電壓為正弦度時，應規(guī)定允許的最大波形失真度（或諧波含量）。通常以輸出電壓的總波形失真度表示，其值不應超過 5％（單相輸出允許 10％）。   

4、額定輸出頻率      逆變器輸出交流電壓的頻率應是一個相對穩(wěn)定的值，通常為工頻 50Ｈｚ。正常工作條件下其偏差應在±１％以內(nèi)。  

5、負載功率因數(shù)   

表征逆變器帶感性負載或容性負載的能力。在正弦波條件下，負載功率因數(shù)為 0.7～0.9（滯后），額定值為 0.9。   

6、額定輸出電流（或額定輸出容量）   

表示在規(guī)定的負載功率因數(shù)范圍內(nèi)逆變器的額定輸出電流。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額定輸出容量，其單位以 VA或 KVA 表示。逆變器的額定容量是當輸出功率因數(shù)為１（即純阻性負載）時，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。   

7、額定輸出效率   

逆變器的效率是在規(guī)定的工作條件下，其輸出功率對輸入功率之比，以％表示。逆變器在額定輸出容量下的效率為滿負荷效率，在 10％額定輸出容量的效率為低負荷效率。   

8、保護   

（１）過電壓保護：對于沒電壓穩(wěn)定措施的逆變器，應有輸出過電壓防護措施，以使負截免受輸出過電壓的損害。   

（２）過電流保護：逆變器的過電流保護，應能保證在負載發(fā)生短路或電流超過允許值時及時動作，使其免受浪涌電流的損傷。   

9、起動特性   

表征逆變器帶負載起動的能力和動態(tài)工作時的性能。逆變器應保證在額定負載下可靠起動。   

10、噪聲   

電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)及風扇等部件均會產(chǎn)生噪聲。逆變器正常運行時，其噪聲應不超過 80dB，小型逆變器的噪聲應不超過 65dB。

二、評價   

為正確選用光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器，應對逆變器的技術(shù)性能進行評價。根據(jù)逆變器對離網(wǎng)型主要光伏發(fā)電系統(tǒng)運行特性的影響和光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器性能的要求，評價內(nèi)容

如下幾項：   

1、額定輸出容量   

表征逆變器向負載供電的能力。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多的用電負載。但當逆變器的負載不是純阻性時，也就是輸出功率小于１時，逆變器的負載能力將小于所給出的額定輸出容量值。  

2、輸出電壓穩(wěn)定度   

表征逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓能力。 多數(shù)逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動范圍內(nèi)該逆變器輸出電壓的偏差％，通常稱為電壓調(diào)整率。高性能的逆變器應同時給出當負載由 0％→100％變化時，該逆變器輸出電壓的偏差％，通常稱為負載調(diào)整率。性能良好的逆變器的電壓調(diào)整率應≤±3％，負載調(diào)整率應≤±6％。   

3、整機效率   

表征逆變器自身功率損耗的大小，通常以％表示。容量較大的逆變器還應給出滿負荷效率值和低負荷效率值。ｋＷ級以下逆變器的效率應為 80％～85％，10ｋＷ級逆變器的效率應為 85％～90％。逆變器效率的高低對光伏發(fā)電系統(tǒng)提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有重要影響。   

4、保護功能   

過電壓、過電流及短路保護是保證逆變器安全運行的最基本措施。功能完美的正弦波逆變器還具有欠電壓保護、缺相保護及溫度越限報警等功能。   

5、起動性能   

逆變器應保證在額定負載下可靠起動。高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負荷起動而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全，有時采用軟起動或限流起動。   

對于大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的波形失真度和噪聲水平等技術(shù)性能也十分重要。   

在選用離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器時，除依據(jù)上述５項基本評價內(nèi)容外，還應注意以下幾點：   

（1）應具有足夠的額定輸出容量和負載能力。逆變器的選用，首先要考慮具有足夠的額定容量，以滿足最大負荷下設(shè)備對電功率的要求。對于以單一設(shè)備為負載的逆變器，其額定容量的選取較為簡單，當用電設(shè)備為純阻性負載或功率因數(shù)大于 0.9 時，選取逆變器的額定容量為電設(shè)備容量的 1.1～1.15 倍即可。在逆變器以多個設(shè)備為負載時，逆變器容量的選取要考慮幾個用電設(shè)備同時工作的可能性，即"負載同時系數(shù)"。   

（2）應具有較高的電壓穩(wěn)定性能。在離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中均以蓄電池為儲能設(shè)備。當標稱電壓為 12Ｖ的蓄電池處于浮充電狀態(tài)時，端電壓可達 13.5Ｖ，短時間過充電狀態(tài)可達１５Ｖ。蓄電池帶負荷放電終了時端電壓可降至 10.5Ｖ或更低。蓄電池端電壓的起伏可達標稱電壓的 30％左右。這就要求逆變器具有較好的調(diào)壓性能，才能保證光伏發(fā)電系統(tǒng)以穩(wěn)定的交流電壓供電。   

（3）在各種負載下具有高效率或較高效率。整機效率高是光伏發(fā)電用逆變器區(qū)別于通用型逆變器的一個顯著特點。10ｋＷ級的通用型逆變器實際效率只有 70％～80％，將其用于光伏發(fā)電系統(tǒng)時將帶來總發(fā)電量 20％～30％的電能損耗。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器在設(shè)計中應特別注意減少自身功率損耗，提高整機效率。因此這是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟指標的一項重要措施。在整機效率方面對光伏發(fā)電專用逆變器的要求是：ｋＷ級以下逆變器額定負荷效率≥80％～85％，低負荷效率≥65％～75％；10ｋＷ級逆變器額定負荷效率≥85％～90％，低負荷效率≥70％～80％。   

（4）應具有良好的過電流保護與短路保護功能。光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運行過程中，因負載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統(tǒng)過電流或短路，是完全可能的。 

逆變器對外電路的過電電流及短路現(xiàn)象最為敏感，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，在選用逆變器時，必須要求具備有良好的對過電流及短路的自我保護功能。   

（5）維護方便。高質(zhì)量的逆變器在運行若干年后，因元器件失效而出現(xiàn)故障，應屬于正?，F(xiàn)象。除生產(chǎn)廠家需有良好的售后服務系統(tǒng)外，還要求生產(chǎn)廠家在逆變器生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)及元器件選型方面具有良好的可維護性。例如，損壞元器件有充足的備件或容易買到，元器件的互換性好；在工藝結(jié)構(gòu)上，元器件容易拆裝，更換方便。這樣，即使逆變器出現(xiàn)故障，也可迅速恢復正常。