光伏逆變器是光伏系統非常重要的一個設備,主要作用是把光伏組件發出來的直流電變成交流電,除此之外,逆變器還承擔檢測組件、電網、電纜運行狀態,和外界通信交流,系統安全管家等重要功能。

在光伏行業標準NB32004-2013中,逆變器有100多個嚴格的技術參數,每一個參數合格才能拿到證書。國家質檢總局每一年也會抽查,對光伏并網逆變器產品的保護連接、接觸電流、固體絕緣的工頻耐受電壓、額定輸入輸出、轉換效率、諧波和波形畸變、功率因數、直流分量、交流輸出側過/欠壓保護等9個項目進行檢驗。一款全新的逆變器,從開發到量產,要兩年多時間才能出來,除了過欠電壓保護等功能外,逆變器還有很多鮮為人知的黑科技,如漏電流控制、熱設計、電磁兼容、諧波抑制,效率控制等等,需要投入大量的人力和物力去研發和測試。
1)對于額定輸出小于或等于30KVA的逆變器,300mA;
2)對于額定輸出大于30KVA的逆變器,10mA/KVA。
光伏系統漏電流有兩個特點,一是成份復雜,有直流部份,也有交流部份;二是電流副值很少,毫安級別,對精度要求極高,需要專用的電流傳感器,能源部的光伏標準規定:對于光伏漏電流的檢測須采用Type B,也就是交直流漏電流均能測量的電流傳感器。
漏電流傳感器安裝在逆變器對外地線輸出接口,檢測逆變器輸出地線的電流。
對于傳統單/三相無變壓器型光伏并網逆變器拓撲,共模電流(漏電流)有效抑制的兩個基本條件為:各橋臂電感值選取一致;采用非零矢量合成參考矢量,使得共模電壓保持恒定。
為了解決全 H 橋光伏逆變器中漏電流的問題,可以使用雙極性PWM 調制。這種調制消除了共模電壓對板的高頻成分,從而共模電壓一般只有一次諧波的低頻分量,從而減少漏電流的影響。
這種拓撲結構相比于全橋只需要增加一個的晶體管,這就是它命名H5 的原因。電流續流期間將光伏電池從電網斷開,以防止面板兩極對地電壓隨開關頻率波動,從而保持共模電壓幾乎不變。
HERIC交流旁路拓撲,其工作原理如下:正半周期內,開關S5始終關斷而S6始終導通、S1和S4以開關頻率調制。當S1和S4導通時,和電壓分別為Udc和0,此時共模電壓= Udc/2;當S1和S4關斷時,電流經S6、S5反并聯二極管續流,和電壓均Udc/2,此時共模電壓= Udc/2。
H6直流旁路拓撲,其工作原理如下:正半周期內,開關S1和S4始終導通,S5、S6和S2、S3交替導通。當S5、S6導通,S2、S3關斷時,此時共模電壓= Udc/2;當S2、S3導通,S5、S6關斷時,電流續流路徑有2條:(1)S1、S3反并聯二極管,(2) S4、S2反并聯二極管。二極管D7和D8將電壓鉗位至Udc/2,此時共模電壓= Udc/2。負半周期內共模電壓也是Udc/2,因此漏電流可以得到有效抑制。
H6.5拓撲在HERIC的基礎上有所改進,相比傳統的HERIC少一顆diode,因此效率相對會比HERIC有所提高。在無功交換沒有經過母線電容,開關狀態時工模電壓為二分之一母線電壓,因此工模電流會很小;同時輸出為三電平,濾波器磁芯體積可以進一步減小,進一步提升效率;同時中間橫管為boost芯片,在開關損耗方面有進一步優化,使得整機效率進一步提升。另一方面,現在有模塊封裝,使得芯片的結溫相抵傳統的單管會有所改善,可以顯著提高產品可靠性。
除了以上的幾個拓撲結構外,采用3電平或者5電平等多電平技術,可以降低組件正負極對地的電壓,也可以減少漏電流。
來源:古瑞瓦特