輕松讀懂光伏逆變器技術引數
在能源短缺越來越嚴重,環境質量越來越惡化的當今世界。太陽能作為最清潔的能源之一,并以其分布廣泛、長久利用的特性,讓越來越多的人們,越來越清晰地意識到;撒落于世界各個角落的陽光,不僅僅是自然賜予生命亙古不變的光熱。
隨著近年來光伏產業規模的日益壯大,科學技術的不斷突破和推廣;太陽能發電,將逐步走入千家萬戶的日常生活中。
非電子專業,或興趣使然,或職業所需,走進光伏產品展廳,游走在各公司的高房闊瓦式精裝展位間,駐足于琳瑯滿目的產品前,欣賞著厚質沉穩的鋁鑄鐵制機殼、光可鑒人的噴漆箱體,最后帶走一摞摞精美的銅版紙彩頁。
瀏覽彩頁,一番賞心悅目之后,了解一下各個技術引數的意思:
一、整機分類
一般光伏逆變器按輸出相數,分為單相逆變器和三相逆變器。
按功率大小,分為組串式和基站式。前者通常在10KW以下,后者則在10KW以上。家用的通常是組串式,體積不大,懸掛安裝。
按功能用途,可分為光伏離網逆變器和光伏并網逆變器。光伏離網逆變器,是指太陽能電池板上的直流電,經逆變器逆變后,直接送到交流負載上,與國家電網不連接。光伏并網逆變器,則是將逆變后的電能輸送到國家電網上。從技術難度上講,并網逆變器的技術要求要高于離網逆變器。
(電力電子技術中,將直流電變為交流電,這一程序稱為逆變;交流電變為直流電,稱為整流;直流電變直流電,稱為斬波。)
此外,在并網逆變器使用時,基于光伏電池板與市電是否隔離,分為帶變壓器和不帶變壓器兩大類。帶變壓器隔離的,分為帶工頻變壓器和帶高頻變壓器。而不帶隔離變壓器的逆變器,通常稱為高頻鏈逆變器。帶隔離變壓器,使太陽能電池板與市電隔離,人身接觸太陽能電池板時,不易產生安全隱患。
二、引數解讀
電壓、電流、功率,這三個引數相信大家都理解的,初、高中物理便有解釋,此處不再贅述。
這里將介紹,一般光伏逆變器彩頁里,經常提到的幾個專業引數:
1、最大功率電壓跟蹤范圍
這個引數常會和英文縮寫MPPT同時出現。MPPT,Maximum Power Point Tracking,譯為“最大功率點跟蹤”。
這是針對于太陽能發電池板的發電效率而言。由于地球表面的太陽光照強度是隨時間而變動的,即早上日出和下午日落時分的光照強度要弱于正午時分;所以太陽能電池板發出的功率是變化的。此時,要使太陽能電池板發電效率最大化,就必須不斷地變化太陽能電池板的輸出電壓,從而找到其峰值功率點。
2、電流波形畸變率
這個引數的英文縮寫為THD,全稱是total harmonic distortion,正確的中文翻譯為總諧波畸變率。
總諧波畸變率的定義為:諧波含量與基波分量的比值的百分數。
這個定義牽涉到相關高數知識和電氣工程知識,一般類似《電氣工程基礎》的書籍都有介紹。此處,不再贅述。
電網中電壓和電流最理想的波形是正弦波。諧波含量越大,總諧波畸變率就越高,電壓或電流的波形就越不像正弦波。這無論對用電設備還是發電和電力傳輸設備,都有惡劣的影響。對用戶而言,諧波污染加重了電器設備的老化,也容易引起電磁干擾,影響通訊質量。對電力公司而言,諧波不僅存在上述問題,而且還增大了傳輸損耗。
因此,控制諧波污染,是各方面所樂見,且必須執行的重要任務。各個國家對光伏并網逆變器的總諧波畸變率,有著嚴格的強制要求的。各公司的光伏并網逆變器需達到各國的標準,才能進入市場。
3.、功率因數
在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S。功率因數在一定程度上反映了發電機容量得以利用的比例,是合理用電的重要指標。
這個引數,通常是對用電設備而言的。功率因數越高,則對電能的利用率越高。電力公司為了提高電網電能的利用率,對用戶負載的功率因數作出了限制。用戶負載的功率因數若達不到電力公司的要求,電力公司就會對用戶收取額外的電費,叫做力率調整電費。
雖然大多數光伏逆變器都把功率因數列為一個衡量其產品質量的技術指標之一。但功率因素,對不同型別的光伏逆變器而言,意義并不相同。
如前文所言,光伏逆變器按功能用途分為兩大類,有光伏離網逆變器和光伏并網逆變器之別。
對光伏離網逆變器而言,功率因數的作用類似于UPS(不間斷供電電源)。這兩個產品的對功率因素的追求,并不一味地越高越好。還要考慮它們輸出端的負載特性。一些UPS和光伏離網逆變器廠商將產品的輸出功率因數定為0.8左右。
但是光伏并網逆變器在整個電力系統的作用比較特殊。功率因數對光伏并網逆變器的意義,就又發生改變了。光伏并網逆變器在作業時,輸出的電壓必然被電網電壓拖住,電網電壓就是光伏并網逆變器的電壓。于此同時,電網的電壓和電網的電流是幾乎同步的。若光伏逆變器的輸出電流不能和電壓同步,從諧波角度分析,就相當于給電網電流灌入了諧波污染。所以光伏并網逆變器的功率因數,一般要求都很高。金太陽認證中要求,當逆變器的輸出大于其額定輸出的50%時,平均功率因數應不小于0.90(超前或滯后)。一般廠家的彩頁都注明其產品的功率因素≧99%。
4.、最大效率和歐洲效率
效率對大多數人而言,都比較好理解解。輸出能量與輸入能量的百分比就是效率了。無論哪種機器,當然希望其效率越高越好,損耗越少越理想。不過看了光伏逆變器彩頁之后,大多數人就又會心生疑惑了。為什么會有兩個效率引數?有什么不同呢?
其實答案很簡單。最大效率是指,光伏并網逆變器處于額定功率時,直流電能轉換為220V市電交流電能的效率。但是有一個問題,太陽光的光照強度,在一天之內并不是恒定不變的,所以光伏并網逆變器不是一直作業于額定功率下。也就是說,光用一個最大效率,不能完整地表述出逆變器性能的優劣。
于是就人們就制定了一個更加合理的性能指標,叫歐洲效率。那么歐洲效率如何定義呢?在網上查得:歐洲效率是由不同負載情況下的效率,按照不同比重累加得到。下圖為歐洲效率計算比重:
歐洲效率計算比重
由上圖可知,歐洲效率并不單單測量額定功率下,逆變器的轉換效率,還要測量在輕載情況的轉換效率,其中半載時的轉換效率所占的比重最大。
以上列舉的,是一般光伏逆變器彩頁中最常見的幾個引數。希望本文的解讀方式,能在你了解光伏逆變器中有所幫助。
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