太陽能逆變器的應用與發(fā)展前景

近年來，太陽能由于具有眾多的環(huán)保和經濟方面的好處以及久經驗證的可靠性，因而成為一種主要的再生能源形態(tài)。由于太陽能發(fā)電系統(tǒng)不含運動部件，所以系統(tǒng)一旦安裝完成后，實際上并不需要任何維護。本文介紹太陽能光伏技術的主要應用領域，并重點探討太陽能逆變器的發(fā)展現狀和應用前景。

光伏技術應用領域

光伏技術主要應用于以下領域：

家用并網系統(tǒng)：這是發(fā)達地區(qū)最流行的家庭和企業(yè)級太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應用類型。與本地電網的連接，允許將光伏系統(tǒng)產生的多余電能輸送至電網，賣給公用機構。當沒有太陽時，再從電網輸出電力。逆變器用來將光伏系統(tǒng)產生的直流電(DC)轉換為運行一般電氣設備所需的交流電(AC)。

并網發(fā)電廠：在一個廠區(qū)位置上，這些也并入電網的系統(tǒng)產生大量光伏電能，其容量從幾百千瓦到幾兆瓦。其中一些電廠位于機場或火車站等大型工業(yè)建筑內，這類電廠利用已有的可用空間，補償了高耗能用戶所需的部分電能。

農村電氣化離網系統(tǒng)：在不通電的地方，光伏系統(tǒng)通過充電控制器連接到電池。可以使用一個逆變器提供交流電源，供普通電器使用。典型的離網應用是為偏遠地區(qū)(如山區(qū)房屋和發(fā)展中國家的地區(qū))供電。農村電氣化是指如下兩類應用：可滿足一個家庭基本用電需求的小型家用太陽能系統(tǒng)；或可為幾個家庭提供足夠電能、稍大些的小型太陽能電網。

混合系統(tǒng)：太陽能系統(tǒng)可與其它種類的能源(例如生物質能發(fā)電、風力發(fā)電或柴油發(fā)電)組合在一起，以確保持續(xù)穩(wěn)定供應電力?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可以是并網的、獨立的或由電網提供后備支持。

離網工業(yè)應用：在電信領域，經常需要把太陽能發(fā)電用于遠程應用，尤其是在需要將偏遠農村地區(qū)與國內其它地區(qū)連接起來的場合。由光伏或混合動力系統(tǒng)供電的移動電話中繼站應用，也有很大潛力。其它應用還包括：交通信號燈、海航支持系統(tǒng)、保安電話、遠程照明、公路標志和廢水處理廠等。因為它們能為那些電力傳送不到的地區(qū)提供動力，從而避免了鋪設線網的高成本，所以，目前這些應用具有成本優(yōu)勢。

太陽能光伏逆變器

一個典型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光伏電池板陣列和逆變器組成。光伏電池板將太陽光線以直流電壓的形式直接轉化為電能；逆變器將光伏電池板產生的直流電壓轉換成可送至電網的交流電壓。因此，逆變器已成為并網光伏系統(tǒng)的核心部件。

逆變器除應具有高效率的DC/AC轉換和最大功率點跟蹤(MPPT)等特性外，還應能滿足所要求的質量DD低的總諧波失真(THD)電流、高功率因數(接近1)和低的電磁干擾水平，提供交流電，盡可能優(yōu)化能源從光伏陣列輸送到電網的過程。此外，逆變器還必須滿足用戶、設備和電網本身對安全的要求。

逆變器可采用若干種拓撲結構。其中之一是使用H橋驅動的線性變壓器。這是最簡單、最可靠的方式，它可提供電網和直流前端之間的完全隔離。它還規(guī)避了直流電流進入電網的這種應盡力避免的情況發(fā)生。不過，線性變壓器嚴重的功率損耗會導致低效率，這是這種拓撲結構的缺點；線性變壓器的大個頭和重量，也是該拓撲的缺陷。

利用輸出電感取代笨重的線性變壓器是另一種拓撲結構。這種方法在所有拓撲中的效率最高；與采用線性變壓器的逆變器相比，因輸出電感的體積小，所以這種逆變器要輕得多、也更具成本效益。但其缺點是，不會在電網和光伏電池板間提供任何形式的電氣隔離。一些管控條例嚴格的國家是不允許使用此類逆變器的。

因此，變頻器廠家想方設法要把高頻、高效、小巧輕便的變壓器做進前端DC/DC轉換器。這樣，它不僅提供了電網和光伏電池板之間的電氣隔離，還為逆變器提供了調節(jié)和受控的直流母線電壓。而且，可以在DC-DC轉換器部分實現MPPT功能是上述方案的另一個好處。逆變器內的MPPT系統(tǒng)可確保逆變器在各種天氣條件下，以及在一天內的任何時段，始終都工作于光伏電池板可以輸出的最大功率。