太陽能逆變器的典型架構(gòu)及原理說明

通常把溝通電能改換成直流電能的進程稱之為整流，相控整流是最多見的交-直流改換進程；而把直流電能改換成溝通電能的進程稱之為逆變，它是整流的逆進程。在逆變電路中，依照負載性質(zhì)的紛歧樣，逆變分為有源逆變和無源逆變。假定把該電路的溝通側(cè)接到溝通電源上，把直流電能通過直-溝通改換，逆成為與溝通電源同頻率的溝通電返送到電網(wǎng)上去，稱作有源逆變。相應的設備稱為有源逆變器，操控角大于90°的相控整流器為多見的有源逆變器。而把直流電能改換為溝通電能，直接向非電源負載供電的電路，稱之為無源逆變電路，又稱為變頻器。

逆變器類型有他勵逆變器、自勵逆變器、脈寬調(diào)制（PWM）型逆變器。其間他勵逆變器需求外部溝通電壓源，給晶閘管供應整流電壓。他勵逆變器首要運用在大功率并網(wǎng)狀況下；關于功率低于1MW 的光伏發(fā)電體系，首要選用自勵逆變器辦法。自勵逆變器不需求外部溝通電壓源，整流電壓由逆變器的一有些儲能元件（比方電容）來供應或許通過添加待關斷整流閥（像MOSFET 或IGBT）的電阻值來完畢。輸出電壓被脈沖調(diào)制的自勵逆變器被稱為脈沖逆變器。這種逆變器通過添加周期內(nèi)脈沖的切換次數(shù)，來下降電壓、電流的諧波含量；諧波含量與脈沖切換次數(shù)呈正比。如今，并網(wǎng)逆變器的輸出操控辦法首要有兩種：電壓型操控辦法和電流型操控辦法。電壓型操控辦法的原理是以輸出電壓作為受控量，體系輸出和電網(wǎng)電壓同頻同相的電壓信號，悉數(shù)體系恰當于一個內(nèi)阻很小的受控電壓源；電流型操控辦法的原理則是以輸出電感電流作為受控方針，體系輸出和電網(wǎng)電壓同頻同相的電流信號，悉數(shù)體系恰當于一個內(nèi)阻較大的受控電流源。

如今，太陽能逆變器已有多種拓撲構(gòu)造，最多見的是用于單相的半橋、全橋和Heric（Sunways專利）逆變器，以及用于三相的六脈沖橋和中點鉗位（NPC）逆變器。太陽能逆變器的典型架構(gòu)通常選用四個開關的全橋拓撲，如圖1所示。

在圖1中， Q1 和Q3被指定為高壓側(cè)IGBT，Q2 和Q4 則是低壓側(cè) IGBT。該逆變器用于在其方針商場的頻率和電壓條件下，發(fā)作單相位正弦電壓波形。有些逆變器用于聯(lián)接凈計量效益電網(wǎng)的居處設備，這便是其間一個方針運用商場，此項運用央求逆變器供應低諧波溝通正弦電壓，讓力可寫入電網(wǎng)中。 本質(zhì)上，為堅持諧波重量低和功率損耗最小，逆變器的高壓端IGBT選用脈寬調(diào)制（PWM），低壓端IGBT則以60Hz頻率改換電流方向。通過讓高壓端 IGBT運用20kHz或20kHz以上的PWM頻率和50/60Hz調(diào)制計劃，輸出電感L1和L2在實例中能夠做得很小，而且照樣能對諧波重量進行高效濾波。與活絡和規(guī)范速度的平面器材比照，開關速度為20kHz的超活絡溝道型IGBT能夠供應最低的總導通損耗和開關功率損耗。相同，關于低壓端開關電路，作業(yè)在60Hz的規(guī)范速度IGBT能夠供應最低的功率損耗。

這個計劃中的開關技能具有如下優(yōu)勢：通過容許高壓端和低壓端IGBT獨立優(yōu)化完畢很高的功率；高壓端、同封裝的軟康復二極管沒有續(xù)流時刻，然后消除了不必要的開關損耗；低壓端IGBT的開關頻率只需60Hz，因而導通損耗是這些IGBT的首要要素；沒有穿插導通，由于任何時刻點的開關都發(fā)作在對角的兩個器材上（Q1和Q4或Q2和Q3）；不存在總線直通的或許性，由于橋的同一邊上的IGBT耐久不或許以互補辦法開關；跨接低壓端IGBT的同封裝、超活絡、軟康復二極管通過優(yōu)化能夠使續(xù)流和反向康復時期的損耗抵達最小。