逆變器作為光伏發電系統的核心部分,不僅是將直流電轉化為與電網等幅值、同頻率的正弦波交流電的重要設備,還同時承擔著執行能量管理平臺負荷分配響應的重要作用。現將逆變器工作原理及主要功能進行簡述。
逆變器通過三相全橋變換器將光伏陣列輸入的直流電變換為交流電,并通過濾波器濾波成正弦波電流,然后通過變壓器匹配后并入電網發電。
光伏組件的輸出是隨太陽輻射強度和光伏組件自身溫度(芯片溫度)而變化的。由于光伏組件具有電壓隨電流變化非線性的特性,因此存在能獲取最大功率的最佳工作點。太陽輻射強度是變化著的,顯然最佳工作點也是在變化的,相對于變化,始終讓光伏組件的工作點處于最大功率點,系統始終從光伏組件獲取最大功率輸出,這種控制就是最大功率跟蹤控制。光伏發電系統用的逆變器的最大特點就包括了最大功率點跟蹤(MPPT)這一功能。
隨著電子技術的發展,當前光伏陣列的MPPT控制一般是通過DC/DC變換電路來完成的。其原理圖如下所示。
光伏組件陣列與負載通過DC/DC電路連接,最大功率跟蹤裝置不斷檢測光伏陣列的電流電壓變化,并根據其變化對DC/DC變換器的PWM驅動信號占空比進行調節。
對于線性電路來說,當負載電阻等于電源的內阻時,電源即有最大功率輸出。雖然光伏組件和DC/DC轉換電路都是強非線性的,然而在極短的時間內,可以認為是線性電路。因此,只要調節DC-DC轉換電路的等效電阻使它始終等于光伏板的內阻,就可以實現光伏電池的最大輸出,也就實現了光伏電池的MPPT。
在正常發電時,光伏并網發電系統連接在大電網上,向電網輸送有功功率,當電網失電時,光伏并網發電系統可能還在持續工作,并和本地負載處于獨立運行狀態,這種現象被稱為孤島效應。
逆變器出現孤島效應時,會對人身安全,電網運行,逆變器本身造成極大的安全隱患,光伏并網逆變器必須有孤島效應的檢測及控制功能,我公司光伏電站檢測到孤島現象的發生,自動進入防孤島效應保護的狀態,電網恢復正常后可自動重新并網。