逆变器是将直流电转换成交流电的电力电子设备。光伏电池和蓄电池输出的都是直流电。而常见的民用电气设备都用交流电,电网也都是交流电系统。光伏发电系统所用的逆变器,一般是把低压直流电逆变成220V的交流电,是光伏电池普及应用的关键技术之一。
按光伏发电系统的运行方式,
逆变器可分为两类:一类用于独立运行的太阳能光伏发电系统,为独立负载供电:一类用于并网运行的太阳能光伏发电系统,将发出的电能送入电网,是联网光伏发电系统的核心部件和关键技术。当光伏发电系统输出的电力大于负载的消耗时,由并网逆变器把剩余的电力转换为电压、频率等指标等同于电网的电能,送入到电网中。相反,如果用户从光伏发电系统获得的电力不够时,则由并网逆变器从电网中吸取补上不足的部分。
并网逆变器还可以在输出电压和电流随太阳电池温度及太阳辐照度而变化时,总是输出太阳电池的最大功率。
按照功率变换级数的不同,光伏并网逆变器可分为单级逆变器和多级逆变器。
单级型并网逆变器使用元器件少,电路结构简单,故逆变器能量转换效率较高,成本较低。但需要一步实现电能直交逆变和最大功率点跟踪( MPPT )等多种功能,控制相对复杂;由于没有解耦环节,电网运行状况的变化(如低频扰动等)会对光伏发电系统功率输出产生影响;同时光伏发电系统产生的谐波也会直接注入电网,这在一定程度上降低了电网运行的效率和安全性。
多极式逆变器主要是两级式逆变器,其将整个控制过程分为两步: DC
/ DC 和 DC / AC DC / DC 环节用于完成 MPPT 和直流电压幅值的调节, DC / AC 环节用于完成并网控制和孤岛检测及对应保护等,控制器设计相对简单。但在结构上较单级式逆变器复杂,元器件使用较多,成本较高。
根据系统中有无变压器,光伏并网逆变器还可分为无变压器型( Transformerless )、工频变压器型( Line - Frequency Transformer , LFT )和高频变压器型( High - Frequency
Transformer , HFT )三种。采用高频变压器和无变压器方式的并网逆变器,由于在成本、尺寸、质量及效率等方面具有优势,因而在小功率及分布式发电系统中成为目前研究的热点和发展趋势。