晶閘管 太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)部件
現(xiàn)代逆變技術(shù)種類很多,其主要分類方式如下:(1)按逆變器輸出能量的去向分類: 有源逆變器和無源逆變器。 對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)來說,在并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中需要有源逆變器,而在離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)(即獨(dú)立光伏系統(tǒng))中,需要無源逆變器。(2)按逆變器相數(shù)分類:單相逆變器、三相逆變器、多相逆變器。(3)按逆變器輸出交流電的頻率分類: 工頻逆變器(50-60Hz) 、中頻逆變器(數(shù)百 Hz-10KHz)、高頻逆變器(10KHz-MHz) 。 (4)按逆變器主電路形式分類 單端式(含正激式和反激式兩種) ,推挽式,半橋式和全橋式。(5)按逆變器主開關(guān)器件的類型分類: 晶閘管(也稱可控硅 SCR)逆變,大功率晶體管(GTR)逆變,大功率晶閘管(GTO) 場效應(yīng)管逆變(VMOSFET),絕緣門極雙極晶體管(IGBT) ,MOS 控制晶閘管(MCT)等。 (6)按逆變器穩(wěn)定輸出參量分類: 電壓型逆變器,電流型逆變器。(7)按逆變器輸出交流電的波形分類 正弦波逆變器,非正弦逆變器(方波、階梯波、準(zhǔn)方波等) 。 (8)按控制方式分類:調(diào)頻式(PFM)逆變器和脈寬調(diào)制式(PWM)逆變器。 (9)按逆變開關(guān)電路的工作方式分類諧振式逆變,定頻硬開關(guān)逆變和定頻軟開關(guān)式逆變。與太陽能光伏發(fā)電相匹配的逆變器, 不只是為了適應(yīng)大多數(shù)用電負(fù)載都需要 50Hz, 220V 交流電,而通過選擇不同的逆變器,可以達(dá)到自由輸出電流(電壓)的選擇波形、頻率和振幅達(dá)到節(jié)能、節(jié)材、高效、安全、環(huán)保等多種目標(biāo),主要用途是:(1)非工頻交流負(fù)載。如電磁感應(yīng)加熱,長波通信,功率超聲應(yīng)用,電火花加工,負(fù)離子 發(fā)生器等。 (2)交流電機(jī)變頻調(diào)速,包括 SCR 變頻調(diào)速,GTR 變頻調(diào)速和 IGBT 變頻調(diào)速等。 (3)高頻內(nèi)調(diào)制的應(yīng)用,如 UPS 不間斷電源,應(yīng)急燈電源,高頻電子整流器,快速充電器, 整流爐機(jī),高壓直流電源及激光電源等。典型的 DC/AC 逆變其主要由兩大部分構(gòu)成: (1)半導(dǎo)體功率集成器件, (2)逆變電路。各種不同的逆變器有不同的基本特性及技術(shù)規(guī)格要求,與太陽能光伏發(fā)電配套的逆變 器,其基本特性及評價(jià)如下: 輸出波形常見波形為方波、階梯波(有時(shí)也稱準(zhǔn)正弦波)和正弦波。
(1) 方波逆變器:線路簡單,成本低。缺點(diǎn)是高諧波,電壓調(diào)整范圍小,帶感性負(fù)載如電動機(jī)等效率低,電磁干擾大。方波波形不好,有附加光脈沖時(shí),對用電器有影響。
(2) 階梯波逆變器:利用脈寬調(diào)制 PWM 電路,在一定程度上彌補(bǔ)了方波逆變器的不足, 其波形類似于正弦波,故可以帶包括感性負(fù)載在內(nèi)的各種負(fù)載。 雖然其 DC/AC 轉(zhuǎn)換效率高,但這種波形不能上電網(wǎng)。
(3) 正弦波逆變器: 是比較理想的逆變器。在獨(dú)立光伏系統(tǒng)中使用時(shí)其波形失真度要求 不應(yīng)超過 5%。
輸出頻率 常見工頻 50Hz 逆變器和高頻(20KHz—200KHz)逆變器和甚高頻(>200KHz)逆變器。由于高性能半導(dǎo)體開關(guān)管的出現(xiàn), 逆變器的頻率大大提高, 因此而大大減少了變壓器的體積并減少了銅損和鐵損,提高了逆變的效率,另外高頻逆變器控制速度快,精度高,對保護(hù)信 號的反應(yīng)也比較快,增加了系統(tǒng)的可靠性。 4.4.6.3 DC/AC 轉(zhuǎn)換效率 對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)而言,逆變器的 DC/AC 轉(zhuǎn)換效率十分重要。通常逆變器的效率 在 70%--90%,優(yōu)質(zhì)逆變器可以達(dá) 90%--96%。應(yīng)當(dāng)注意的是逆變的效率往往隨負(fù)載率而變。 往往在負(fù)載率低于 20%和高于 80%時(shí),DC/AC 轉(zhuǎn)換效率要低一點(diǎn)。也有的逆變器在低負(fù)載 時(shí)效率不高,而在負(fù)荷率超過 30%以后,DC/AC 效率一直保持在較高水平上。 特別值得注意的是,測定非正弦波和非 50Hz 逆變器效率時(shí),不能簡單地用測 50Hz 正弦波的通用儀表來測量,必須用專用的方法和其他標(biāo)定過的專用儀表來測定。
逆變器功率器件的工作溫度直接影響到逆變器的輸出電壓、波形、頻率、相位等許多重要特性。而工作溫度又與環(huán)境溫度、工作所在地的海拔、潮濕度以及工作狀態(tài)有關(guān)。逆變器要滿足極熱和極冷地區(qū)的使用時(shí),其工作溫度要預(yù)先設(shè)計(jì)。
工作環(huán)境對于高頻高壓型逆變器,其工作特性與工作環(huán)境,工作狀態(tài)有關(guān)。在高海拔地區(qū),空氣稀薄,容易出現(xiàn)電路極間放電或有局部能量,影響工作。在高濕度地區(qū)則易結(jié)露,造成局部短路。因而對每一種逆變器,都要規(guī)定其適用的工作環(huán)境。
電磁干擾和噪聲逆變器中的開關(guān)電路既容易產(chǎn)生電磁干擾,晶閘管容易在劣質(zhì)的鐵心變壓器上因振動而產(chǎn)生 噪音。 因而在設(shè)計(jì)和制造中都必須控制電磁干擾和噪音的指標(biāo),使之滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及用戶的 要求。
過載能力在某些電視機(jī)、電動機(jī)等負(fù)載啟動時(shí),其瞬時(shí)功率可以為正常工作時(shí)功率的 3—6 倍。因而要求逆變器有瞬時(shí)過載能力,也稱峰值系數(shù)。另外在特殊情況下,會有一些額外負(fù)載增加。這就要求逆變器有一定的額定過載能力。在設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)時(shí)要留有余地。
其它逆變器的其他指標(biāo)如輸入輸出額定電壓、電流的范圍及精度要求、功率因素、額定輸出功率、連續(xù)無故障時(shí)間、是否可以與幾個(gè)逆變器同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的特性等等,也都是評價(jià)和 選用逆變器的指標(biāo),需要認(rèn)真考察。
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