光伏逆變器專用于太陽(yáng)能光伏發(fā)電領(lǐng)域的逆變器，是光伏系統(tǒng)中不可缺少的核心部件，其最大的作用在于將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電通過電力電子變換技術(shù)轉(zhuǎn)換為能夠直接并入電網(wǎng)、負(fù)載的交流能量。

并網(wǎng)逆變器作為光伏電池與電網(wǎng)的接口裝置，將光伏電池的電能轉(zhuǎn)換成交流電能并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，為了實(shí)現(xiàn)最佳方式的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換，這勢(shì)必要求逆變器多樣化，這是由于建筑的多樣性導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板安裝的多樣性，同時(shí)為了使太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率最高同時(shí)又兼顧建筑的外形美觀的緣故。

目前通用的太陽(yáng)能逆變方式為：集中逆變器、組串逆變器，多組串逆變器和組件逆變 （微型逆變器）。

集中逆變器

集中逆變器設(shè)備功率在5OKW到630KW之間，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用DC-A C 一級(jí)電力電子器件變換全橋逆變，工頻隔離變壓器的方式，防護(hù)等級(jí)一般為IP 20。體積較大，室內(nèi)立式安裝。

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一般用與大型光伏發(fā)電站（＞10kW）的系統(tǒng)中，大量并行的光伏組串被連到同一臺(tái)集中逆變器的直流輸入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模塊，功率較小的使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管，同時(shí)使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量，讓它非常接近于正弦波電流。

其最大特點(diǎn)是系統(tǒng)的功率高，成本低。但由于不同光伏組串的輸出電壓、電流往往不完全匹配（特別是光伏組串因多云、樹蔭、污漬等原因被部分遮擋時(shí)），采用集中逆變的方式會(huì)導(dǎo)致逆變過程的效率降低和電戶能的下降。

同時(shí)整個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不良的影響。最新的研究方向是運(yùn)用空間矢量的調(diào)制控制以及開發(fā)新的逆變器的拓?fù)溥B接，以獲得部分負(fù)載情況下的高效率。

組串逆變器

組串逆變器已成為目前國(guó)際市場(chǎng)上最流行的逆變器。其是基于模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個(gè)光伏組串（QkW-5kW）通過一個(gè)逆變器，在直流端具有最大功率峰值跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)。

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很多大型光伏電廠都使用的是組串逆變器。其優(yōu)點(diǎn)是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時(shí)減少了光伏組件最佳點(diǎn)與逆變器不匹配的情況，從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)不僅降低了系統(tǒng)成本，也增加了系統(tǒng)的可靠性。

同時(shí)，在組串間引入"主-從”的概念，使得在系統(tǒng)在單串電能不能使單個(gè)逆變器工作的情況下,將幾組光伏組串聯(lián)系在一起， 讓其中一個(gè)或幾個(gè)工作，從而產(chǎn)出更多的電能。

多組串逆變

多組串逆變是取了集中逆變和組串逆變的優(yōu)點(diǎn)，避免了其缺點(diǎn)，可應(yīng)用于幾千瓦的光伏發(fā)電站。其功率一般小于30KW ,功率開關(guān)管采用小電流的MOS FET,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用 DC -DC-BOOST升壓和DC-AC全橋逆變兩級(jí)電力電子器件變換，防護(hù)等級(jí)一般為IP65。

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體積較小，可室外臂掛式安裝。在多組串逆變器中，包含了不同的單獨(dú)的功率峰值跟蹤和直流到直流的轉(zhuǎn)換器,這些直流通過一個(gè)普通的直流到交流的逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，并網(wǎng)到電網(wǎng)上。

光伏組串的不同額定值（如：不同的額定功率、每組串不同的組件數(shù)、組件的不同的生產(chǎn)廠家等等）、不同的尺寸或不同技術(shù)的光伏組件、不同方向的組串（如：東、南和西）、不同的傾角或遮影，都可以被連在一個(gè)共同的逆變器上，同時(shí)每一組串都工作在它們各自的最大功率峰值上。

同時(shí)，直流電纜的長(zhǎng)度減少、將組串間的遮影影響和由于組串間的差異而引起的損失減到最小。

微型逆變器

在傳統(tǒng)的PV系統(tǒng)中，每一路組串型逆變器的直流輸入端，會(huì)由10塊左右光伏電池板串聯(lián)接入。當(dāng)10塊串聯(lián)的電池板中，若有一塊不能良好工作，則這一串都會(huì)受到影響。

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若逆變器多路輸入使用同一個(gè)MPPT ，那么各路輸入也都會(huì)受到影響，大幅降低發(fā)電效率。 在實(shí)際應(yīng)用中，云彩，樹木，煙囪，動(dòng)物，灰塵，冰雪等各種遮擋因素都會(huì)引起上述因素，情況非常普遍。

而在微型逆變器的PV系統(tǒng)中，每一塊電池板分別接入一臺(tái)微型逆變器，當(dāng)電池板中有一塊不能良好工作，則只有這一塊都會(huì)受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態(tài)運(yùn)行，使得系統(tǒng)總體效率更高，發(fā)電量更大。

在實(shí)際應(yīng)用中，若組串型逆變器出現(xiàn)故障，則會(huì)引起幾千瓦的電池板不能發(fā)揮作用，而微型逆變器故障造成的影響相當(dāng)之小。

微型逆變器是將每個(gè)光伏組件與一個(gè)逆變器相連，同時(shí)每個(gè)組件有一個(gè)單獨(dú)的最大功率峰值跟蹤，這樣組件與逆變器的配合更好。通常用于50W到400W的光伏發(fā)電站，總效率低于組串逆變器。這是因?yàn)槭窃诮涣魈幉⒙?lián)，這就增加了交流側(cè)的連線的復(fù)雜性，維護(hù)困難。

另一需要解決的問題是怎樣能更有效的與電網(wǎng)并網(wǎng)，最直接簡(jiǎn)單的方法是直接通過普通的交流電插座進(jìn)行并網(wǎng)，這樣可減少成本和設(shè)備的安裝,但往往各地的電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)可能不允許這樣做，電力公司也極有可能反對(duì)發(fā)電裝置直接和普通家庭用戶的普通插座相連。

另一與安全有關(guān)的因素是是否需要使用隔離變壓器（高頻或低頻），或者允許使用無變壓器式的逆變器。這一逆變器在玻璃幕太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變器光伏并網(wǎng)逆變器墻中使用最為廣泛。

舉例說明：

那么我們面對(duì)一個(gè)500kWp的屋頂光伏電站應(yīng)該如何進(jìn)行逆變器的選型?特對(duì)這三種逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較如下:

集中式方案優(yōu)缺點(diǎn)

集中式逆變器一般用于日照均勻的大型廠房，荒漠電站，地面電站等大型發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)總功率大，一般是兆瓦級(jí)以上。應(yīng)用集中式逆變器的光伏電站系統(tǒng)主要器件對(duì)比：光伏組件，直流電纜，匯流箱，直流電纜，直流匯流配電，直流電纜，逆變器，隔離變壓器，交流配電，電網(wǎng)。

集中式逆變器優(yōu)點(diǎn)：

（1）逆變器數(shù)量少,便于管理;

（2）逆變器元器件數(shù)量少,可靠性高;

（3）諧波含量少,直流分量少電能質(zhì)量高；

（4）逆變器集成度高,功率密度大,成本低；

（5）逆變器各種保護(hù)功能齊全,電站安全性高；

（6）有功率因素調(diào)節(jié)功能和低電壓穿越功能，電網(wǎng)調(diào)節(jié)性好

集中式逆變器缺點(diǎn):

1、安全問題。集中式方案中采用直流匯流箱,由于內(nèi)置直流支路熔絲，存在融不斷起火的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橹灰泄庹仗?yáng)能板就會(huì)處于工作狀態(tài)。對(duì)于分布式屋頂廠房來說，帶來嚴(yán)重的安全隱患。不僅電站本身經(jīng)濟(jì)收益受影響，更關(guān)鍵會(huì)影響到廠房的其他設(shè)備。給業(yè)主帶來非常大的損失。

2、不規(guī)則屋頂，采用單個(gè)500KW逆變器無法充分利用屋頂面積。逆變器經(jīng)常處于過載或輕載或者超配、欠配的情況。

3、多個(gè)朝向的屋頂，電池板有部分陰影遮擋導(dǎo)致組串的不一致性，單路MPPT導(dǎo)致發(fā)電量相對(duì)較低;同時(shí)，各路組串的失配損失也將導(dǎo)致發(fā)電量的損失。

4、逆變器需要專業(yè)工程師維護(hù)，單個(gè)逆變器故障對(duì)發(fā)電量影響較大，對(duì)維護(hù)人員的安全也帶來巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)，備件種類較多，故障定位及修復(fù)3天以上,嚴(yán)重影響客戶發(fā)電收益。直流匯流箱故障率高，無法監(jiān)控到每路組串，增加故障定位時(shí)間，由于熔絲揮發(fā)，故障率、維護(hù)成本高，需要定期更換維護(hù)；線路復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)加工的接頭多，故障率高；部份項(xiàng) 目運(yùn)行1~2年后，有效發(fā)電率低于90%；

5、集中式方案需要逆變器房和相應(yīng)土建工程，同時(shí)需配套相應(yīng)的風(fēng)機(jī)，風(fēng)道，煙感，溫感等設(shè)備,而如果在傳統(tǒng)的廠房屋頂安裝光伏電站，其配電室不一定能夠安置下體積龐大的500K Wp集中式逆變器。同時(shí)不但增加了施工復(fù)雜度,還加大了初始投資和運(yùn)維成本。

6、集中式逆變器需強(qiáng)制風(fēng)冷，機(jī)房消耗電力大，平均至少300W以上,需要定期掃灰，風(fēng)扇維護(hù)和防塵網(wǎng)更換。

7、集中式逆變器MPPT電壓范圍窄，一般為450-820V，組件配置不靈活。在陰雨天，霧氣多的部區(qū)，發(fā)電時(shí)間短。

8、集中式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中無冗余能力，如有發(fā)生故障停機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)將停止發(fā)電。

組串式逆變器

組串式逆變器適用于中小型屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，小型地面電站。應(yīng)用組串式逆變器的光伏電站系統(tǒng)包括組件，直流電纜，逆變器，交流配電，電網(wǎng)。

組串式逆變器優(yōu)點(diǎn):

1、組串式逆變器組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可分散室外就近安裝，根據(jù)屋頂容量選擇合適的逆變器靈活組合,充分利用屋頂面積,增加投資收益。

2、設(shè)備種類簡(jiǎn)單，節(jié)省投資。直流匯流箱、直流配電柜、隔離變壓器、機(jī)房和相關(guān)土建工程可全部省去,同時(shí)降低現(xiàn)場(chǎng)施工組織難度、縮短工期。綜合計(jì)算，組串式逆變器系統(tǒng)土建工作量?jī)H為集中式逆變器系統(tǒng)的1/4；從安全可靠性而言，避免了傳統(tǒng)集中式方案直流側(cè)著火無法撲滅的風(fēng)險(xiǎn)。

3、組件不一致性對(duì)發(fā)電量影響較小，逆變器自用電少，組串式自耗電功率為20W ,僅為集中式的1.3%，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的測(cè)試，組串式方案系統(tǒng)效率約比集中式方案至少高5% 左右。

4、每臺(tái)逆變器具備3路獨(dú)立MPPT，對(duì)每一路單獨(dú)跟蹤，單路故障影響小，精細(xì)化管理每路電池板輸出，全系統(tǒng)發(fā)電量高。當(dāng)出現(xiàn)部分遮擋、部分污損（如鳥糞）、部分故障時(shí)，除了受影響部分的發(fā)電量有影響以外,其余部分依然可以保證最大功率輸出。

5、組串式逆變器無需專業(yè)工程師維護(hù),設(shè)備模塊化,現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，20分鐘可完成一臺(tái)逆變器的更換，無需專業(yè)人員值守，實(shí)現(xiàn)“傻瓜式”維護(hù)；單臺(tái)逆變器故障對(duì)發(fā)電量影響較低,系統(tǒng)可靠性和年可用率較高,逆變器年故障率小于0.5%。

6、每臺(tái)逆變器可實(shí)現(xiàn)6路組串智能監(jiān)測(cè)，減少故障定位時(shí)間80% ，獨(dú)立偵測(cè)每一路輸入的電壓和電流，可實(shí)時(shí)采樣組串電流、電壓，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路故障、組件故障、遮擋等問題。通過組串橫向比較、氣象條件比較、歷史數(shù)據(jù)比較等，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。而且可以和后臺(tái)網(wǎng)管配合，提供自動(dòng)運(yùn)維建議，如清洗、組串匹配優(yōu)化、逆變器協(xié)同等。

7、組串式逆變器MPPT電壓范圍寬，一般為250-800V ，組件配置更為靈活。在陰雨天，霧氣多的部區(qū)，發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)。

8、逆變器免維護(hù)，自然散熱（無風(fēng)扇設(shè)計(jì)-華為公司目前在這方面做的比較突出），自耗電小，IP65 ，能在雨水，風(fēng)沙和鹽霧環(huán)境下可靠運(yùn)行；目前國(guó)內(nèi)主流的組串式逆變器都已經(jīng)達(dá)到IP65 ，比如華為的組串式逆變器機(jī)身采用全鋁一體封閉式外殼，無外置風(fēng)扇設(shè)計(jì)（ 這點(diǎn)很關(guān)鍵，外置風(fēng)扇是逆變器中最容易出現(xiàn)故障和被腐蝕地方之一）,逆變器外殼噴涂高耐候室外型涂層保護(hù)，散熱器采取加厚陽(yáng)極氧化氧化工藝，以及所有安裝部件采取不銹鋼等耐腐蝕材料，真正實(shí)現(xiàn)了 IP65防護(hù)，從而滿足在鹽霧和高濕環(huán)境下的應(yīng)用。

組串式逆變器缺點(diǎn):

1、電子元器件較多，功率器件和信號(hào)電路在同一塊板上，設(shè)計(jì)和制造的難度大，可靠性稍差。

2、功率器件電氣間隙小，不適合高海拔地區(qū)。戶外型安裝，風(fēng)吹日曬很容易導(dǎo)致外殼和散熱片老化。

3、不帶隔離變壓器設(shè)計(jì)，電氣安全性稍差，不適合薄膜組件負(fù)極接地系統(tǒng)，直流分量大，對(duì)電網(wǎng)影響大。

4、多個(gè)逆變器并聯(lián)時(shí)，總諧波高，單臺(tái)逆變器THDI可以控制到2%以上,但如果超過40臺(tái)逆變器并聯(lián)時(shí)，總諧波會(huì)迭加。而且較難抑制。

5、逆變器數(shù)量多，總故障率會(huì)升高,系統(tǒng)監(jiān)控難度大。

6、沒有直流斷路器和交流斷路器，沒有直流熔斷器，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不容易斷開，組件組串短路會(huì)造成嚴(yán)重事故；

7、單臺(tái)逆變器可以實(shí)現(xiàn)零電壓穿越功能，但多機(jī)并聯(lián)時(shí)，零電壓穿越功能、無功調(diào)節(jié)、有功調(diào)節(jié)等功能實(shí)現(xiàn)較難。

8、10MW電站使用組串式逆變器需要300-400臺(tái)，按照電氣供電可靠性理論，電站故障率是使用500KW逆變器10倍以上；

9、由于受國(guó)內(nèi)人工施工水平限制，會(huì)出現(xiàn)接錯(cuò)、反接、松接、虛接等問題，而且單個(gè)逆變器有10個(gè)接點(diǎn),400臺(tái)逆變器就有4000個(gè)接點(diǎn),只要有某些檢查不到位，1000 V直流電壓的條件下，直流拉弧現(xiàn)象會(huì)很嚴(yán)重，燒毀機(jī)器的現(xiàn)象會(huì)經(jīng)常發(fā)生；

10、組串式電站規(guī)模越大，通訊節(jié)點(diǎn)越多，綜合繼保系統(tǒng)要重新設(shè)計(jì)；

11、組串式逆變器在4CTC的環(huán)境溫度的條件下，才能達(dá)到滿額運(yùn)行，每上升10°C會(huì)降額5% , 500KW逆變器可以在55°C的環(huán)境溫度的條件下1 : 1.1滿額運(yùn)行;

12、組串式逆變器比集中式逆變器成本每W高出0.15-0.2元；

13、由于并網(wǎng)逆變器的控制特許一時(shí)時(shí)追蹤電網(wǎng)電壓，西北電站電網(wǎng)電能質(zhì)量本身就很差，所以諧波會(huì)比較大，電網(wǎng)公司很排斥。

微型逆變器

優(yōu)點(diǎn)：

1、安裝簡(jiǎn)單：積木式安裝方式，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)安裝步驟，單電纜接入配電柜；

2、投資節(jié)省：無直流部分設(shè)計(jì)、相關(guān)零部件，節(jié)省系統(tǒng)成本(零部件成本、安裝人力及時(shí)間成本、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì))及無相關(guān)直流端線路損耗；

3、系統(tǒng)安全：沒有直流高壓，系統(tǒng)安全性高，無人身及火災(zāi)隱患；對(duì)于采用集中式與 組串式逆變器的光伏電站系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開后，盡管交流端輸出為0V ,但直流端電壓仍然保 持600-1000V ,而采用微型逆變器的光伏電站直流端電壓僅30-40V。

4、管理智能：世界范圍內(nèi)，通過網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)控每塊組件的工作情況；可以及時(shí)、直接觀察到出故障的組件及微逆，及時(shí)解除系統(tǒng)故障；

5、使用環(huán)境：微逆及監(jiān)控設(shè)備無需專用機(jī)房，微逆使用環(huán)境為戶外(-40- + 65°C),節(jié)省場(chǎng)地成本及無需專人照看；

6、多發(fā)電：微逆系統(tǒng)單組件級(jí)的MPPT功能，有效解決組件間不匹配性；可以多朝向， 多種型號(hào)組件可以相互連接，系統(tǒng)發(fā)電最大化；有效解決由于建筑結(jié)構(gòu)，部分組件污漬，遮擋造成相應(yīng)系統(tǒng)功率下降問題；系統(tǒng)效率最大可達(dá)90 %；

7、微逆系統(tǒng)穩(wěn)定性更好。單機(jī)設(shè)計(jì)使用壽命可長(zhǎng)達(dá)25年，減少相關(guān)直流端接頭，相應(yīng)減少其帶來的安裝及設(shè)備失效隱患，單組件故障對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)沒有影響，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性, 100%工作時(shí)間保證；

缺點(diǎn)：

1、系統(tǒng)單位造價(jià)明顯比集中式逆變器及組串式逆變器高很多。

2、逆變器維修成本較高。

國(guó)內(nèi)微型逆變器目前做的比較好的是昱能光伏科技集成有限公司(APS)的逆變器。

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