一个典型的太阳能发电系统由太阳能光伏电池板阵列和逆变器组成。光伏电池板将太阳光线以直流电压的形式直接转化为电能;逆变器将光伏电池板产生的直流电压转换成可送至电网的交流电压。因此,逆变器已成为并网光伏系统的核心部件。
逆变器除应具有高效率的DC/AC转换和最大功率点跟踪(MPPT)等特性外,还应能满足所要求的质量——低的总谐波失真(THD)电流、高功率因数(接近1)和低的电磁干扰水平,提供交流电,尽可能优化能源从光伏阵列输送到电网的过程。此外,逆变器还必须满足用户、设备和电网本身对安全的要求。
逆变器可采用若干种拓扑结构。其中之一是使用H桥驱动的线性变压器。这是最简单、最可靠的方式,它可提供电网和直流前端之间的完全隔离。它还规避了直流电流进入电网的这种应尽力避免的情况发生。不过,线性变压器严重的功率损耗会导致低效率,这是这种拓扑结构的缺点;线性变压器的大个头和重量,也是该拓扑的缺陷。
利用输出电感取代笨重的线性变压器是另一种拓扑结构。这种方法在所有拓扑中的效率最高;与采用线性变压器的逆变器相比,因输出电感的体积小,所以这种逆变器要轻得多、也更具成本效益。但其缺点是,不会在电网和光伏电池板间提供任何形式的电气隔离。一些管控条例严格的国家是不允许使用此类逆变器的。
因此,变频器厂家想方设法要把高频、高效、小巧轻便的变压器做进前端DC/DC转换器。这样,它不仅提供了电网和光伏电池板之间的电气隔离,还为逆变器提供了调节和受控的直流母线电压。而且,可以在DC-DC转换器部分实现MPPT功能是上述方案的另一个好处。逆变器内的MPPT系统可确保逆变器在各种天气条件下,以及在一天内的任何时段,始终都工作于光伏电池板可以输出的最大功率。 |