电力电子学研讨课报告

1. 原理以及发展

1.1 工作原理

1.1.1 逆变器原理

• 逆变器通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。
• 要求具有较高的效率，以最大限度的利用太阳能电池。
• 要求具有较高的可靠性，以适应无人值守和维护的边远地区光伏电站。
• 要求输入电压有较宽的适应范围，以应对太阳能电池端电压的变化。

1.2 光伏逆变器的分类

1.2.1 集中式逆变器

• 集中逆变技术是将若干个并行的光伏组串连到同一台集中逆变器的直流输入端。
• 适用于大型光伏发电站，但易受组串输出电压、电流不匹配的影响。

1.2.2 组串型逆变器

• 组串逆变器是基于模块化概念，每个光伏组串通过一个逆变器。
• 适用于大型光伏电厂，优点是不受组串间模块差异的影响。

1.2.3 微型逆变器

• 微型逆变器是每块光伏电池板分别接入一台微型逆变器。
• 优点是提高了系统总体效率，缺点是成本较高。

1.2.4 功率优化器

• 功率优化器是介于发电系统与逆变器之间的装置。
• 优点是提升转换效率，缺点是系统总成本较高。

1.3 光伏逆变器的功能

1.3.1 自动运行和停机功能

• 逆变器在太阳电池组件输出功率大于所需时自动开始运行。
• 在输出接近0时形成待机状态。

1.3.2 最大功率跟踪控制功能

• 最大功率点跟踪（MPPT）控制是逆变器的最大特点。
• 通过跟踪太阳电池组件的最佳工作点，以获取最大功率输出。

2. 主流技术路线

2.1 Central inverter集中式逆变器

• 适用于大型电站及商用屋顶，但易受故障影响。

2.2 Modular inverter模块化逆变器

• 适用于商用屋顶及小型电站，成本较高。

2.3 Micro inverter微逆变器

• 适用于住宅屋顶，成本较高，但效率高。

2.4 DC-DC Booster或DC-DC Optimizer（直直变换优化部件）

• 适用于小型商用屋顶和住宅屋顶，但成本较高。

2.5 分布式应用

• 适用于几百至MW级电站，成本较高。

3. 主要技术指标

3.1 输出电压稳定度

• 输入端电压变化时，稳态输出电压变化量应不超过额定值的±5%。

3.2 输出电压的波形失真度

• 输出电压的总波形失真度应不超过5%。

3.3 额定输出频率

• 输出频率应为一个相对稳定的值，通常为工频50Hz。

3.4 负载功率因素

• 负载功率因数应为0.7～0.9，额定值为0.9。

3.5 逆变器效率

• 标称效率应不低于80%，小功率逆变器要求其效率不低于85%。

3.6 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。

3.7 保护措施

• 输入欠压保护、输入过压保护、过电流保护、输出短路保护等。

3.8 起动特性

• 逆变器应保证在额定负载下可靠起动。

3.9 噪声

• 逆变器正常运行时，其噪声应不超过80dB。

4. 一些技术问题

4.1 分布式、集中式光伏系统的特点

• 分布式光伏并网发电系统具有占地面积小、运行方式灵活等优点。
• 集中式光伏并网发电系统具有选址灵活，建设周期短，出力稳定等优点。

4.2 分布式、集中式光伏系统存在共同的问题

• 光伏阵列优化配置问题、温升、失配和热斑现象、输出特性多峰值特征、电能质量问题等。

4.3 集中式光伏系统存在特有的问题

• 大面积光伏阵列的清理、逆变器的非理想性特性等。

4.4 分布式、集中式光伏系统共有的关键技术

• 最大功率点跟踪技术、全局最大功率点跟踪控制技术、光伏阵列热斑检测技术、光伏变换控制技术、孤岛检测技术等。

4.5 集中式光伏系统特有的关键技术

• 低电压穿越技术等。