光伏逆变器的分类及电路结构.docx

光伏逆变器的分类及电路结构

1、光伏逆变器的分类

逆变器的种类很多，可以按照不同方式进行分类。

按照逆变器输出交流电的相数，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

按照逆变器逆变转换电路工作频率的不同，可分为工频逆变器、中频逆变器和高频逆变器。

按照逆变器输出电压的波形不同，可分为方波逆变器、阶梯波逆变器和正弦波逆变器。

按照逆变器线路原理的不同，可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器、脉宽调制型逆变器和谐振型逆变器等。

按照逆变器主电路结构的不同，可分为单端式逆变结构、半桥式逆变结构、全桥式逆变结构、推挽式逆变结构、多电平逆变结构、正激逆变结构和反激逆变结构等。其中，小功率逆变器多采用单端式逆变结构、正激逆变结构和反激逆变结构，中功率逆变器多采用半桥式逆变结构、全桥式逆变结构等，高压大功率逆变器多采用推挽式逆变结构和多电平逆变结构。

按照逆变器输出功率大小的不同，可分为小功率逆变器（5kW）、中功率逆变器（5~50kW）、大功率逆变器（50kW）。

按照逆变器隔离方式的不同，可分为带工频隔离变压器方式、带高频隔离变压器方式和不带隔离变压器方式等。

按照逆变器输出能量的去向不同，可分为有源逆变器和无源逆变器。对光伏发电系统来说，在并网光伏发电系统中需要有源逆变器，而在离网光伏发电系统中需要无源逆变器。

在光伏发电系统中还可将逆变器分为离网逆变器和并网逆变器。

在并网逆变器中，又可根据光伏组件或方阵接入方式的不同，分为集中式逆变器、组串式逆变器、微型（组件式）逆变器和双向储能逆变器等。

2、光伏逆变器的电路结构

逆变器主要由半导体功率器件和逆变器驱动、控制电路两大部分组成。随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，新型大功率半导体开关器件和驱动、控制电路的出现促进了逆变器的快速发展和技术完善。目前的逆变器多数采用功率场效应晶体管（VMOSFET）、绝缘栅极晶体管（IGBT）、门极关断晶体管（GTO）、MOS控制晶体管（MGT）、MOS控制晶闸管（MCT）、静电感应晶体管（SIT）、静电感应晶闸管（SITH）以及智能型功率模块（IPM）等多种先进且易于控制的大功率器件，控制逆变驱动电路也从模拟集成电路发展到单片机控制，甚至采用数字信号处理器（DSP）控制，使逆变器向着高频化、节能化、全控化、集成化和多功能化方向发展。

逆变器根据逆变转换电路工作频率的不同分为工频逆变器和中、高频逆变器。工频逆变器首先把直流电逆变成工频低压交流电，再通过工频变压器升压成220V/50Hz的交流电供负载使用。工频逆变器的优点是结构简单，各种保护功能均可在较低电压下实现，因其逆变电源与负载之间有工频变压器存在，故逆变器运行稳定、可靠，过载能力和抗冲击能力强，并能够抑制波形中的高次谐波成分。但是工频变压器存在笨重和价格高的问题，而且其效率也比较低，一般不会超过90%，同时因为工频变压器在满载和轻载下运行时铁损基本不变，所以在轻载运行时空载损耗较大，效率也较低。

高频逆变器首先通过高频DC-DC变换技术，将低压直流电逆变为高频低压交流电，然后经过高频变压器升压，再经过高频整流滤波电路整流成360V左右的高压直流电，最后通过工频逆变电路得到220V的工频交流电供负载使用。由于高频逆变器采用的是体积小、重量轻的高频磁性材料，因而大大提高了电路的功率密度，使逆变电源的空载损耗很小，逆变效率提高，因此在一般用电场合，特别是造价较高的光伏发电系统，都首选高频逆变器。

逆变器的基本电路构成如下图所示。由输入电路、输出电路、主逆变开关电路（简称主逆变电路）、控制电路、辅助电路和保护电路等构成。各电路作用如下：

▲逆变器的基本电路构成示意图

（1）输入电路

输入电路的主要作用就是为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。

（2）主逆变电路

主逆变电路是逆变器的核心，它的主要作用是通过半导体开关器件的导通和关断完成逆变的功能。逆变电路分为隔离式和非隔离式两大类。

（3）输出电路

输出电路主要是对主逆变电路输出的交流电的波形、频率、电压、电流的幅值和相位等进行修正、补偿、调理，使之能满足使用需求。

（4）控制电路

控制电路主要是为主逆变电路提供一系列的控制脉冲来控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能。

（5）辅助电路

辅助电路主要是将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。辅助电路还包含了多种检测电路。

（6）保护电路

保护电路主要包括输入过电压、欠电压保护，输出过电压、欠电压保护，过载保护，过电流和短路保护，过热保护等。