光伏儲能系統關鍵設備之離網逆變器
光伏產業網訊
發布日期：2020-12-17
核心提示：
光伏儲能系統關鍵設備之離網逆變器
在光伏離網系統中，逆變器的主要作用是把蓄電池的直流電逆變成交流電。逆變器常用于離網系統中，輸入接光伏控制器和蓄電池，輸出帶負載。離網系統應用廣泛，逆變器形式多樣。按輸出波形分為修正波逆變器和正弦波逆變器;按電氣隔離方式又分為高頻正弦波逆變器和工頻正弦波逆變器;把控制器和逆變器分開設計，各自單獨接線，叫分體式;把控制器和逆變器合在一起，叫一體機，也叫逆控制一體機。
▲古瑞瓦特離網逆變器系列
修正波與正弦波
逆變器輸出波形主要分兩類，一類是正弦波，另一類是修正波。修正弦波逆變器，采用PWM脈寬調制方式生成修正波輸出，由于存在20%左右的諧波失真，不能帶空調等感性負載，但可以帶電燈等阻性負載。修正弦波逆變器采用非隔離耦合電路，器件簡單，效率高。純正弦波逆變器采用隔離耦合電路設計，電路較復雜，成本較高，可以連接任何常見的電器設備(包括電視機、液晶顯示器等，特別是冰箱等感性負載)而沒有干擾。
工頻隔離和高頻隔離
純正弦波離網逆變器的輸入端和輸出端有電氣隔離，按照電氣結構分為高頻隔離和工頻隔離，高頻隔離變壓器放在直流升壓端，采用的方案是先把直流電逆變器高頻率的交流電，通過高頻變壓器升壓，然后整流為直流電，最后又逆變為工頻交流電，高頻逆變器采用的是體積小，重量輕的高頻磁芯材料，可以降低逆變器的重量，減少逆變器的體積，提高逆變器的效率，但電路較為復雜。工頻隔離變壓器放在交流端出端，逆變器電路較簡單，抗沖擊能力較強，但體積較大，重量比較重。
離網系統由于多了一個蓄電池，因此必須要配置控制器，用于組件給蓄電池充電，控制器和逆變器分開，做成兩個設備，就是分體式。把控制器和逆變器集成在一起，就是一體式，也稱為控制逆變一體式。分體式系統，控制器和逆變器可以分別選型，但接線比較復雜，適應于組件和逆變器功率相差比較大的系統，以及系統功率很大的系統。控制逆變一體式系統結構簡單，用戶接線方便，適應于組件和逆變器功率相差比較小的系統。
離網逆變器的重要技術參數
在選擇離網逆變器時，除了注意逆變器的輸出波形，隔離類型外，還有幾個技術參數也非常重要，如系統電壓、輸出功率、峰值功率、轉換效率、切換時間等等，這些參數的選擇對負載的用電需求影響較大。
1)系統電壓：就是蓄電池組的電壓，離網逆變器的輸入電壓和控制器的輸出電壓是一致的，在設計選型時，要注意和控制器保持一致。
2)輸出功率：離網逆變器的輸出功率表述有兩種，一種是視在功率表示法，單位是VA，這是參考UPS標記，實際輸出有功功率還需乘以功率因素，如500VA的離網逆變器，功率因素是0.8，實際輸出有功功率就是400W，也就是說能帶動400W的阻性負載，如電燈，電磁爐等;第二種是有功功率表示法，單位是W，如5000W離網逆變器，實際輸出有功功率就是5000W。
3)峰值功率：在光伏離網系統中，組件、蓄電池、逆變器、負載構成電氣系統，逆變器的輸出功率，是由負載決定的，有些感性負載，如空調、水泵等，里面的電動機，啟動功率是額定功率的3-5倍，所以離網逆變器對過載有特別要求。峰值功率就是離網逆變器的過載能力。
逆變器給負載提供啟動能量，一部分來自于蓄電池或者光伏組件，超出的部分由逆變器內部的儲能元件—電容和電感來提供。電容和電感都是一種儲能元件，不同的是電容是以電場的形式儲存電能，電容的容量越大，儲存的電量越多。而電感則是以磁場的形式存儲能量，電感器磁芯的磁導率越大，電感量也越大，則能夠儲存的能量也越多。
4)轉換效率：離網系統轉換效率包括兩方面，一是機器本身的效率，離網逆變器電路復雜，要經過多級變換，因此整體效率比并網逆變器稍低，一般在80-90%之間，逆變器整機功率越大效率越高，高頻隔離比工頻隔離效率要高，系統電壓越高效率也越高。二是蓄電池充放電的效率，這個是蓄電池的類型有關系，當光伏發電和負載用電同步時，光伏可以直接供給負載使用，不需要經過蓄電池轉換。
5)切換時間：離網系統帶負載，有光伏、蓄電池、市電三種模式，當蓄電池能量不足，切換到市電模式時，存在切換時間，有的離網逆變器采用電子開關切換，時間在10毫秒內，臺式電腦不會關機，照明燈也不會閃爍。有的離網逆變器采用繼電器切換，時間可能超過20毫秒，臺式電腦可能會關機或者重啟。
總結
從成本上來說，修正波逆變器最經濟、工頻逆變器最高;從帶載能力來說，工頻逆變器能力最強。所以在選擇逆變器時，要看使用場合，如果只是簡單的照明應用，建議選用修正波逆變器，可以節省初始成本;如果有空調、洗衣機、水泵等含有電機的感性負載，建議選用工頻逆變器，帶負載能力強;如果是綜合性負載，建議選用高頻逆變器，兼顧成本和帶負載能力。