深度总结光伏逆变器的工作原理

深度总结光伏逆变器的工作原理深度总结光伏逆变器的工作原理

深度总结光伏逆变器的工作原理

引言

把握逆变器的工作原理是整个逆变器研发生产过程中的核心，直接关系到逆变器的转换效率，为此无论是光伏圈、厂家还是用户对此都特别关注，关于逆变器的工作原理网上的解答实在是太多，为了让大家对逆变器工作原理有一个完全的了解，欧姆尼克凭借多年的技术阅历做了具体的总结，盼望对关注的朋友能起到肯定的帮忙。

逆变器的概念理解

逆变器是将沟通电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成沟通电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。

逆变器分类详解

１．按逆变器输出沟通电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ；高频逆变器的频率一般为十几ｋＨｚ到ＭＨｚ。

２．按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

３．根据逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。

４．按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。

５．按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全掌握”逆变器两大类。前者，不具备自关断力量，元器件在导通后即失去掌握作用，故称之为“半控型”一般晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断力量，即无器件的导通和关断均可由掌握极加以掌握，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（ＩＧＢＴ）等均属于这一类。

６．按直流电源分，可分为电压源型逆变器（ＶＳＩ）和电流源型逆变器（ＣＳＩ）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。７．按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。

８．按逆变器掌握方式分，可分为调频式（ＰＦＭ）逆变器和调脉宽式（ＰＷＭ）逆变器。

９．按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。

１０．按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。

逆变器的根本构造

逆变器的直接功能是将直流电能变换成为沟通电能，逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断，需要肯定的驱动脉冲，这些脉冲可能通过转变一个电压信号来调整。产生和调整脉冲的电路。通常称为掌握电路或掌握回路。逆变装置的根本构造，除上述的逆变电路和掌握电路外，还有爱护电路、输出电路、输入电路、输出电路等。

逆变器的工作原理

１．全控型逆变器工作原理：为通常使用的单相输出的全桥逆变主电路，沟通元件采纳ＩＧＢＴ管Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４。并由ＰＷＭ脉宽调制掌握ＩＧＢＴ管的导通或截止。

当逆变器电路接上直流电源后，先由Ｑ１１、Ｑ１４导通，Ｑ１、Ｑ１３截止，则电流由直流电源正极输出，经Ｑ１１、Ｌ或感、变压器初级线圈图１－２，到Ｑ１４回到电源负极。当Ｑ１１、Ｑ１４截止后，Ｑ１２、Ｑ１３导通，电流从电源正极经Ｑ１３、变压器初级线圈２－１电感到Ｑ１２回到电源负极。此时，在变压器初级线圈上，已形成正负交变方波，利用高频ＰＷＭ掌握，两对ＩＧＢＴ管交替重复，在变压器上产生沟通电压。由于ＬＣ沟通滤波器作用，使输出端形成正弦波沟通电压。

当Ｑ１１、Ｑ１４关断时，为了释放储存能量，在ＩＧＢＴ处并联二级管Ｄ１１、Ｄ１２，使能量返回到直流电源中去。

２．半控型逆变器工作原理：半控型逆变器采纳晶闸管元件。改良型并联逆变器的主电路如图４所示。图中，Ｔｈ１、Ｔｈ２为交替工作的晶闸管，设Ｔｈ１先触发导通，则电流通过变压器流经Ｔｈ１，同时由于变压器的感应作用，换向电容器Ｃ被充电到大的２倍的电源电压。按着Ｔｈ２被触发导通，因Ｔｈ２的阳极加反向偏压，Ｔｈ１截止，返回阻断状态。这样，Ｔｈ１与Ｔｈ２换流，然后电容器Ｃ又反极性充电。如此交替触发晶闸管，电流交替流向变压器的初级，在变压器的次级得到沟通电。

在电路中，电感Ｌ可以限制换向电容Ｃ的放电电流，延长放电时间，保证电路关断时间大于晶闸管的关断时间，而不需容量很大的电容器。Ｄ１和Ｄ２是２只反应二极管，可将电感Ｌ中的能量释放，将换向剩余的能量送回电源，完成能量的反应作用。

逆变器主要技术性能

１．额定输出电压

在规定的输入直流电压允许的波动范围内，它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定精确度一般有如下规定：

（１）在稳态运行时，电压波动范围应有一个限定，例如其偏差不超过额定值的±３％或±５％。

（２）在负载突变（额定负载０％→５０％→１００％）或有其他干扰因素影响的动态状况下，其输出电压偏差不应超过额定值的±８％或±１０％。２．输出电压的不平衡度

在正常工作条件下，逆变器输出的三相电压不平衡度（逆序重量对正序重量之比）应不超过一个规定值，一般以％表示，如５％或８％。３．输出电压的波形失真度

当逆变器输出电压为正弦度时，应规定允许的最大波形失真度（或谐波含量）。通常以输出电压的总波形失真度表示，其值不应超过５％（单相输出允许１０％）。４．额定输出频率

逆变器输出沟通电压的频率应是一个相对稳定的值，通常为工频５０Ｈｚ。正常工作条件下其偏差应在±１％以内。５．负载功率因数

表征逆变器带感性负载或容性负载的力量。在正弦波条件下，负载功率因数为０．７～０．９（滞后），额定值为０．９。

６．额定输出电流（或额定输出容量）

表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出的是额定输出容量，其单位以ＶＡ或ｋＶＡ表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为１（即纯阻性负载）时，额定输出电压为额定输出电流的乘积。７．额定输出效率

逆变器的效率是在规定的工作条件下，其输出功率对输入功率之比，以％表示。逆变器

在额定输出容量下的效率为满负荷效率，在１０％额定输出容量的效率为低负荷效率。８．爱护

（１）过电压爱护：对于没电压稳定措施的逆变器，应有输出过电压防护措施，以使负截免受输出过电压的损害。

（２）过电流爱护：逆变器的过电流爱护，应能保证在负载发生短路或电流超过允许值时准时动作，使其免受浪涌电流的损伤。９．起动特性

表征逆变器带负载起动的力量和动态工作时的性能。逆变器应保证在额定负载下牢靠起动。

１０．噪声

电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时，其噪声应不超过８０ｄＢ，小型逆变器的噪声应不超过６５ｄＢ。

对于大功率光伏发电系统和联网型光伏发电系统逆变器的波形失真度和噪声水公平技术性能也非常重要，在选用离网型光伏发电系统用的逆变器时还应留意以下几点：

（１）应具有足够的额定输出容量和负载力量。逆变器的选用，首先要考虑具有足够的额定容量，以满意最大负荷下设备对电功率的要求。对于以单一设备为负载的逆变器，其额定容量的选取较为简洁，当用电设备为纯阻性负载或功率因数大于０．９时，选取逆变器的额定容量为电设备容量的１．１～１．１５倍即可。在逆变器以多个设备为负载时，逆变器容量的选取要考虑几个用电设备同时工作的可能性，即“负载同时系数”。

（２）应具有较高的电压稳定性能。在离网型光伏发电系统中均以蓄电池为储能设备。当标称电压为１２Ｖ的蓄电池处于浮充电状态时，端电压可达１３．５Ｖ，短时间过充电状态可达１５Ｖ。蓄电池带负荷放电终了时端电压可降至１０．５Ｖ或更低。蓄电池端电压的起伏可达标称电压的３０％左右。这就要求逆变器具有较好的调压性能，才能保证光伏发电系统以稳定的沟通电压供电。（３）在各种负载下具有高效率或较高效率。整机效率高是光伏发电用逆变器区分于通用型逆变器的一个显著特点。１０ｋＷ级的通用型逆变器实际效率只有７０％～８０％，将其用于光伏发电系统时将带来总发电量２０％～３０％的电能损耗。因此光伏发电系统专用逆变器在设计中应特殊留意削减自身功率损耗，提高整机效率。因此这是提高光伏发电系统技术经济指标的一项重要措施。在整机效率方面对光伏发电专用逆变器的要求是：ｋＷ级以下逆变器额定负荷效率≥８０％～８５％，低负荷效率≥６５％～７５％；１０ｋＷ级逆变器额定负荷效率≥８５％～９０％，低负荷效率≥７０％～８０％。

（４）应具有良好的过电流爱护与短路爱护功能。光伏发电系统正常运行过程中，因负载故障、人员误操作及外界干扰等缘由而引起的供电系统过电流或短路，是完全可能的。逆变器对外电路的过电电流及短路现象最为敏感，是光伏发电系统中的薄弱环节。因此，在选用逆变器时，必需要求具备有良好的对过电流及短路的自我爱护功能。

（５）维护便利。高质量的逆变器在运行若干年后，因元器件失效而消失故障，应属于正常现象。除生产厂家需有良好的售后效劳系统外，还要求生产厂家在逆变器生产工艺、构造及元器件选型方面具有良好的可维护性。例如，损坏元器件有充分的备件或简单买到，元器件的互换性好；在工艺构造上，元器件简单拆装，更换便利。这样，即使逆变器消失故障，也可快速恢复正常。

逆变器的使用与维护检修

使用

１．严格根据逆变器使用维护说明书的要求进展设备的连接和安装。在安装时，应仔细检查：线径是否符合要求；各部件及端子在运输中有否松动；应绝缘处是否绝缘良好；系统的接地是否符合规定。

２．应严格根据逆变器使用维护说明书的规定操作使用。尤其是：在开机前要留意输入电压是否正常；在操作时要留意开关机的挨次是否正确，各表头和指示灯的指示是否正常。３．逆变器一般均有断路、过电流、过电压、过热等工程的自动爱护，因此在发生这些现象时，无需人工停机；自动爱护的爱护点，一般在出厂时已设定好，无需再行调整。４．逆变器机柜内有高压，操作人员一般不得翻开柜门，柜门平常应锁死。

５．在室温超过３０℃时，应实行散热降温措施，以防止设备发生故障，延长设备使用寿命。

维护检修

１．应定期检查逆变器各局部的接线是否坚固，有无松动现象，尤其应仔细检查风扇、功率模块、输入端子、输出端子以及接地等。

２．一旦报警停机，不准立刻开机，应查明缘由并修复后再行开机，检查应严格按逆变器维护手册的规定步骤进展。

３．操作人员必需经过特地培训，能够推断一般故障的产生缘由，并能进展排解，例如能娴熟地更换保险丝、组件以及损坏的电路板等。未经培训的人员，不得上岗操作使用设备。４．如发生不易排解的事故或事故的缘由不清，应做好事故具体记录，并准时通知逆变器生产厂家赐予解决。

扩展阅读：逆变器报告

[报告名称]：201*-201*年光伏逆变器行业市场调查及投资前景分析报告[完成日期]：201*年1月

[交付方式]：特快专递（印刷版）[报告价格]：1800RMB[报告介绍]：

《201*-201*年光伏逆变器行业市场调查及投资前景分析报告》是佑佐资讯基于《佑佐光伏简报》全面的信息以及对几万位读者的调研根底上推出的一份光伏逆变器市场分析报告。佑佐专业化团队依据每周一期的佑佐光伏行业简报信息，结合在多个光伏信息论坛与系统集成群内与光伏系统设计工程师、光伏逆变器企业销售人员了解的企业实际状况，参考国家统计局、国家发改委、欧洲光伏工业协会、上市公司财报等权威数据，通过科学的统计、专业的分析和定性定量讨论猜测方法对光伏逆变器行业进展状况进展全面的分析，并对行业进展进展前景猜测及策略建议。

报告首先介绍了光伏逆变器工作原理、光伏并/离网发电学问、光伏逆变器产业链分析。接着从光伏逆变器行业的价格走势、企业运营动态、新增光伏建筑与电站工程与技术进展前沿四方面对201*年光伏逆变器行业的进展全景进展了回忆。然后分析了光伏逆变器行业的外部环境，并对光伏逆变器国内外市场的供求状况进展深入分析，从而得到光伏逆变器的技术进展趋势与国内外市场供求前景猜测。最终依据现有的光伏补贴政策与财务数据，采纳工程经济学的方法对光伏逆变器投资风险与收益进展了分析。此外，报告还对目前国内大型光伏逆变器生产厂商进展了深入讨论，并在报告结尾附上国内多家重点光伏逆变器生产厂商联系方式表。

报告内容详实，图表丰富，既有深入的分析，又有直观的比拟，为生产与研发光伏逆变器的企业在瞬息多变的光伏市场中供应精确详实的信息与深刻有用的策略；为关注光伏行业的投资者供应了多角度的市场猜测来选择恰当的投资时机与适宜的投资规模，更重要的是具体的分解了国内外工程的本钱与收益，为工程投资可行性讨论供应了参考。

名目

第一章光伏逆变器产业概况--------------------------------------------------11.1光伏逆变器工作原理--------------------------------------------------11.1.1逆变器的定义-----------------------------------------------------11.1.2光伏逆变器的定义-------------------------------------------------11.1.3光伏逆变器的工作原理---------------------------------------------21.2光伏逆变器分类------------------------------------------------------31.3光伏逆变器特点------------------------------------------------------51.3.1光伏逆变器的要求-------------------------------------------------51.3.2逆变器的主要技术性能评价-----------------------------------------61.4光伏逆变器产业链分析------------------------------------------------71.4.1光伏逆变器产业链构造---------------------------------------------71.4.2产业链主要环节分析-----------------------------------------------71.4.3产业链各环节的对产业链的影响-------------------------------------9其次章光伏逆变器行业全景回忆---------------------------------------------102.1光伏逆变器行业市场观看---------------------------------------------102.1.1光伏逆变器行业价格观看------------------------------------------102.1.2光伏逆变器行业市场特点------------------------------------------112.2光伏逆变器行业企业运营分析-----------------------------------------2.2.1国外光伏逆变器企业运营分析--------------------------------------122.2.2国内光伏逆变器企业运营分析--------------------------------------152.3新增光伏建筑与光伏电站工程总汇-------------------------------------202.3.1国外新增光伏屋顶工程--------------------------------------------202.3.2国外新增光伏电站工程--------------------------------------------202.3.3国内新增光伏屋顶工程--------------------------------------------222.3.4国内新增光伏电站工程--------------------------------------------222.3.5金太阳示范工程二期----------------------------------------------232.4光伏逆变器行业技术变革---------------------------------------------282.4.1逆变器技术的进展阶段--------------------------------------------282.4.2光伏逆变器产品进展历程------------------------------------------282.4.3国内技术进展现状------------------------------------------------292.4.4国内外逆变器技术进展比照----------------------------------------292.4.5技术进展新动向--------------------------------------------------30第三章光伏逆变器行业市场分析---------------------------------------------343.1宏观环境分析-------------------------------------------------------343.1.1经济环境分析----------------------------------------------------343.1.2社会环境分析----------------------------------------------------363.2行业环境分析-------------------------------------------------------373.2.1国际光伏产业环境------------------------------------------------373.2.1国内光伏产业环境------------------------------------------------453.3光伏逆变器市场供求分析---------------------------------------------533.3.1光伏逆变器供应分析----------------------------------------------533.3.2光伏逆变器需求分析----------------------------------------------583.3.3光伏逆变器进出口猜测分析----------------------------------------613.4光伏逆变器价格分析-------------------------------------------------623.4.1201*年光伏逆变器价格趋势分析-----------------------------------623.4.2201*年光伏逆变器价格猜测---------------------------------------64第四章光伏逆变器行业市场前景猜测-----------------------------------------664.1光伏逆变器技术进展趋势---------------------------------------------664.1.1追求更高的发电效率----------------------------------------------664.1.2由中等功率向两端进展--------------------------------------------664.1.3双向功率流向----------------------------------------------------674.1.4高频变压器隔离型受青睐------------------------------------------674.2光伏产业市场进展趋势-----------------------------------------------684.2.1光伏行业增长速度变缓但前景乐观----------------------------------684.2.2短期性产能过剩，光伏企业将整合变局------------------------------694.2.3意大利光伏安装量快速增长，前景一片光明--------------------------694.2.4德国光伏市场增速放缓，复合增长率仍达24.4%----------------------704.2.5201*年美国在太阳能市场角色将越见吃重---------------------------704.2.6201*年中国光伏产量今年到达8G瓦--------------------------------704.3光伏逆变器市场猜测-------------------------------------------------714.3.1全球光伏装机量猜测----------------------------------------------71第五章光伏逆变器行业投资风险与收益分析-----------------------------------5.1中国光伏逆变器行业投资风险分析-------------------------------------745.1.1市场竞争风险分析------------------------------------------------745.1.2政策风险分析----------------------------------------------------745.1.3技术风险分析----------------------------------------------------755.2国外光伏发电系统投资收益分析---------------------------------------765.2.1小于30KW光伏发电工程假定---------------------------------------765.2.2投资回收期与内部收益率IRR分析----------------------------------765.3国内10MW光伏发电工程投资与风险分析--------------------------------785.3.1工程概述--------------------------------------------------------785.3.2设备选型--------------------------------------------------------785.3.3工程投资估算与经济性分析----------------------------------------795.3.4风险分析与对策--------------------------------------------------83第六章国内光伏逆变器企业深度分析-----------------------------------------856.1合肥阳光电源有限公司-----------------------------------------------856.1.1企业根本概况----------------------------------------------------856.1.2产品型号与性能--------------------------------------------------876.1.3公司经营状况分析------------------------------------------------886.2广东志成冠军集团有限公司-------------------------------------------896.2.1企业根本概况----------------------------------------------------896.2.2产品型号与性能--------------------------------------------------906.3南京冠亚电源设备有限公司-------------------------------------------926.3.1企业根本概况----------------------------------------------------926.3.2产品型号与性能--------------------------------------------------926.4北京科诺伟业科技有限公司-------------------------------------------936.4.1企业根本概况----------------------------------------------------936.4.2产品型号与性能--------------------------------------------------946.5特变电工股份有限公司-----------------------------------------------956.5.1企业根本概况----------------------------------------------------956.5.2产品型号与性能--------------------------------------------------96第七章国内逆变器企业名录-------------------------------------------------98附表金太阳示范工程二期用户侧并网发电工程表-----------------------------100

表名目

表1光伏发电用逆变器主要原料分类表---------------------------------------8表2光伏发电逆变器主要应用领域分类表-------------------------------------9表3光伏逆变器行业国外重点企业动态概要统计表----------------------------13表4光伏逆变器行业国内重点企业动态概要统计表----------------------------16表5201*年国外新增光伏屋顶工程动态统计表-------------------------------21表6201*年国外新增光伏电站工程动态统计表-------------------------------21表7201*年国内新增光伏屋顶动态统计表-----------------------------------23表8201*年国内新增光伏电站工程动态统计表-------------------------------23表10金太阳示范工程二期无电地区光伏发电工程表----------------------------25表11金太阳示范工程二期大型并网光伏发电工程表----------------------------26表12金太阳示范工程二期并网逆变器入围企业名目表--------------------------表13国内外光伏逆变器技术比照分析表--------------------------------------31表14201*年国内外光伏逆变发电技术进展动态统计表-------------------------32表15201*-201*年电力行业投资变化额表------------------------------------38表16201*年美国光伏补贴标准表-------------------------------------------40表17201*201*年德国光伏补贴标准表-------------------------------------43表18201*201*年西班牙光伏补贴标准表-----------------------------------44表19201*年意大利光伏补贴标准表-----------------------------------------45表20231*年捷克光伏补贴标准表-------------------------------------------46表21全球主要生产企业及进入逆变器市场的年份表----------------------------56表22国外知名光伏逆变器生产厂商汇总表------------------------------------57表23国内光伏逆变器主要生产企业汇总表------------------------------------60表24201*-201*年我国光伏逆变器行业产量及增长状况表----------------------61表25201*-201*年全球光伏逆变器行业销售额及增长状况表--------------------61表26201*-201*年全球光伏装机容量及增长状况表----------------------------62表27201*-201*年我国光伏逆变器行业消耗量及增长状况表--------------------63表28201*-201*年我国光伏逆变器行业进口及增长状况表----------------------64表29201*-201*年光伏逆变器价格变化表------------------------------------66表30201*年德国小于30KW光伏发电系统工程收益分析表----------------------80表31201*年德国小于30KW光伏发电系统工程收益分析表----------------------80表32201*年德国小于30KW光伏发电系统工程收益分析表----------------------81表33镜泊小镇10MWP并网光伏电站主要设备价格表----------------------------83表34镜泊小镇10MWP并网光伏电站工程投资总估算表--------------------------83表35镜泊小镇10MWP并网光伏电站经济评价原始数据表------------------------84表36镜泊小镇10MWP并网光伏电站财务评价指标一览表------------------------85表37镜泊小镇10MWP并网光伏电站敏感性分析汇总表--------------------------86表38合肥阳光电源有限公司大事记年表--------------------------------------89表39201*年合肥阳光电源新增并网发电工程---------------------------------92

图名目

图1各种型号的逆变器图示-------------------------------------------------1图2各种型号的光伏逆变器图示---------------------------------------------2图3光伏逆变器工作原理图示-----------------------------------------------2图4光伏发电系统中的并网逆变器应用图示-----------------------------------3图5光伏发电系统中的离网逆变器应用图示-----------------------------------3图6光伏逆变器分类图示---------------------------------------------------4图7光伏逆变器产业链图示-------------------------------------------------8图8201*年光伏逆变器美国市场价格走势图示-------------------------------11图9201*年光伏逆变器欧洲市场价格走势图示-------------------------------1