5.4 逆变器选型

逆变器也称逆变电源，是将直流电能转换成交流电能的变流装置。它作为太阳能电池与电网的接口装置，其技术复杂程度不断增加，所需处理的信息量越来越大，而微处理器的诞生正好满足了逆变技术的发展要求，从8位的带有PWM口的微处理器到32位DSP器件，使先进的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊逻辑控制等在逆变领域得到较好的应用。从晶闸管SCR的应用到绝缘栅极晶体管（IGBT）、MOS控制晶闸管的诞生为逆变器技术高频化、大容量化创造了条件，逆变技术开始从应用低速器件、低开关频率逐渐向采用高速器件、提高开关频率的方向发展，逆变器的体积进一步减小，逆变效率进一步提高。总之，逆变器的技术发展是随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展而发展，正向着频率更高、功率更大、效率更高、体积更小的方向发展。

逆变器的分类方法很多，按输入直流电源性质分类，可分为电压源型逆变器和电流源型逆变器。并网光伏发电系统中的逆变控制技术是有源逆变，其运行条件需依赖强大的电网支撑。为了获得更优的控制性能，并网逆变器应采用输出电流源的方式并网。

三相并网逆变器的典型电路拓扑结构见图5.4-1，它由IGBT等功率开关器件构成，运用三相桥式变换原理，控制电路使开关元件有一定规律的连续开通或关断，使输出电压极性正负交替，将光伏阵列直流输出电压变换为高频三相斩波电压，经LCL滤波器变成正弦波交流电，通过外接三相变压器隔离升压后接入交流电网实现并网发电。

图5.4-1 三相并网逆变器典型电路拓扑结构图

逆变系统通常是两级功率结构：直流变换环节、逆变环节构成。前级是DC-DC变换器（升压斩波器），根据电网电压的大小来提升光伏阵列的电压以达到一个合适的水平，将光伏阵列输出的直流电压变为适用于逆变环节的直流形式，同时实现光伏电池输出最大功率点跟踪功能（MPPT），使光伏模块稳定地工作在最大功率点。后级是DC-AC逆变环节，通常采用桥式电路结构，其输出经过电感滤波送入电网。

对于逆变器的选型，除了要满足《财政部科技部国家能源局关于实施金太阳示范工程的通知》（财建〔2009〕397号）的要求，并且应注意下列几个方面内容：

（1）逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、顺势过载能力及各种保护功能。

（2）要求有比较高的变换效率，它直接影响着整个光伏发电系统的效率，并网逆变器的最大逆变效率不低于94%，平均无故障时间不低于5年，使用寿命不低于20年。

（3）为使光伏阵列所产生的直流电源逆变后向公共电网并网供电，就必须对逆变器的输出电压波形、幅值及相位等于公共电网一致，实现无扰动平滑电网供电。

（4）要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳能光伏电池的端电压随负载和日照强度的变化范围比较大。它取决于功率开关管工作时所能承受的最高电压和逆变器的输出电压范围。

（5）要有一定的额定输出容量的输出电压稳定度，提高向负载供电的能力，使系统保持较高的可靠性。

（6）需要较强的抑制谐波能力，减少对电力系统的配电线的影响，一般体现在总谐波畸变度（THD）和畸变因数（DF）上，这样可提高输出电压波形的质量。

逆变器主要技术指标还有：额定容量；输出功率因数；额定输入电压、电流；电压调整率；负载调整率；谐波因数；总谐波畸变率；畸变因数；峰值子数等。

我国光伏发电等可再生能源发电技术研究起步较晚，对于并网逆变器的研究相对国外某些产品有一定的差距。近几年国内出现了多家生产并网逆变器的厂家，也生产出了大功率，较为先进的并网逆变器。

通过对国内外逆变器市场的考察，目前并网逆变器的最大容量为1000kW p，由两台500kW p的逆变器组成，尚处于产品试运行阶段。国内技术比较成熟的并网逆变器单台容量为250kW p和500kW p，国外逆变器产品单台容量最大为630kW p。曲阳光伏工程选择250kW p及500kW p的逆变器进行技术经济比较，逆变器主要技术参数见表5.4-1。

表5.4-1 逆变器主要技术参数表

由表5.4-1比较可以得出，随着额定交流输出功率的增大，逆变器效率也增大。而其他参数基本不变。

另外，根据市场调查显示，两台250kW p的逆变器价格高于1台500kW p逆变器价格为10%～15%。

综合考虑工程总体布置、设备稳定性、发电系统效率、工程造价和运行维修等因素，可研阶段初选逆变器容量为500kW p。