逆变器不仅具有直-交转换功能,还具有最大限度发挥太阳能电池性能的功能和系统故障保护功能。总之,逆变器有自动运行和关机功能、最大功率跟踪控制功能、反独立运行功能(用于并网系统)、自动电压调节功能(用于并网系统)、直流检测功能(用于并网系统)和直流接地检测功能(用于并网系统)。下面我们简要介绍自动运行和关机功能以及最大功率跟踪控制功能。
1. 自动运行和关闭功能: 早晨日出后,太阳辐射强度逐渐增大,太阳能电池的输出功率也相应增大。当达到逆变器所需的输出功率时,逆变器自动开始运行。进入工作状态后,逆变器会随时监控太阳能电池组件的输出功率。只要太阳能电池组件的输出功率大于逆变器所需的输出功率,逆变器就会继续运行;直到日落时分停止运行,即使在阴雨天,逆变器也能正常运行。当太阳能电池组件的输出功率减小,逆变器的输出功率接近 0 时,逆变器进入待机状态。
2. 最大功率跟踪控制功能: 太阳能电池组件的输出随太阳辐射强度和太阳能电池组件本身的温度(芯片温度)而变化。此外,由于太阳能电池组件具有电压随电流增大而减小的特性,因此存在一个能获得最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度在变化,最佳工作点显然也在变化。针对这些变化,太阳能电池组件的工作点始终保持在最大功率点,系统始终能从太阳能电池组件获得最大功率输出。这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统中使用的逆变器的最大特点是包含最大功率点跟踪(MPPT)功能。
太阳能逆变器的性能参数
描述逆变器性能的参数和技术条件有很多。在此,我们仅简要介绍评估逆变器时常用的技术参数。
1. 使用逆变器的环境条件。逆变器的正常工作条件:海拔不超过 1000m,气温 0~+40℃。
2. 直流输入电源条件。输入直流电压波动范围:电池组额定电压的 ±15%。
3. 额定输出电压。在规定的输入直流电压允许波动范围内,表示逆变器应能输出的额定电压值。输出额定电压值的稳定性和准确性一般规定如下:
(1) 在稳态运行时,应限制电压波动范围,例如其偏差不应超过额定值的 ±3% 或 ±5%。
(2) 在负载突然变化或存在其他干扰因素的动态条件下,输出电压偏差不应超过额定值的 ±8% 或 ±10%。
4. 额定输出频率。逆变器输出交流电压的频率应为一个相对稳定的值,通常为 50Hz。在正常工作条件下,偏差应在 ±1% 以内。
5. 额定输出电流(或额定输出容量),表示逆变器在规定负载功率因数范围内的额定输出电流。有些逆变器产品给出的额定输出容量用 VA 或 kVA 表示。当输出功率因数为 1(即纯电阻负载)时,逆变器的额定容量是额定输出电压和额定输出电流的乘积。
6. 额定输出效率,逆变器的效率是指在特定工作条件下输出功率与输入功率之比,单位为 %。逆变器在额定输出功率下的效率为满负荷效率,在 10%额定输出功率下的效率为低负荷效率。
7. 逆变器的最大谐波含量。对于正弦波逆变器,在电阻负载下输出电压的最大谐波含量应≤10%。
8. 逆变器的过载能力,即逆变器在规定条件下短时间内输出超过额定电流值的能力。在规定的负载功率因数下,逆变器的过载能力应满足一定的要求。
9. 逆变器的效率是指在额定输出电压、输出电流和规定的负载功率因数下,逆变器输出有功功率与输入有功功率(或直流功率)的比值。
10. 负载功率因数表示逆变器承载感性负载或容性负载的能力。在正弦波条件下,负载功率因数为 0.7~0.9(滞后),额定值为 0.9。
11. 负载不对称。在 10%的不对称负载下,定频三相逆变器输出电压的不对称度应≤10%。
12. 输出电压不平衡。在正常工作条件下,逆变器输出的三相电压不平衡度(反序分量与正序分量之比)不应超过规定值,一般用 % 表示,如 5%或 8%。
13. 启动特性。在正常工作条件下,变频器应能在满载和空载条件下连续正常启动 5 次。
14. 保护功能。变频器应设置:短路保护、过流保护、过温保护、过压保护、欠压保护和缺相保护。其中,过压保护是指对于没有稳压措施的变频器,应有输出过压保护措施,以保护负载免受输出过压的损害。过流保护是指变频器的过流保护,应确保在负载短路或电流超过允许值时及时动作,以保护负载免受浪涌电流损坏。
15. 干扰和抗干扰。在规定的正常工作条件下,逆变器应能承受一般环境中的电磁干扰。变频器的抗干扰性能和电磁兼容性应符合相关标准的规定。
16. 不经常运行、监控和维护的逆变器应≤95db;经常运行、监控和维护的逆变器应≤80db。
17. 显示屏: 逆变器应具备交流输出电压、输出电流和输出频率等参数的数据显示,以及输入功率、通电和故障状态的信号显示。
18. 通讯功能: 通过远程通信功能,用户无需到现场即可查看机器的运行状态和存储的数据。
19. 输出电压波形失真: 当逆变器输出电压为正弦波时,应规定最大允许波形失真(或谐波含量)。通常表示为输出电压的总波形失真,其值不应超过 5%(单相输出允许为 10%)。
20. 启动特性: 说明逆变器带负载启动的能力及其动态运行时的性能。变频器应确保在额定负载下可靠启动。
21. 噪音: 电力电子设备中的变压器、滤波电感器、电磁开关和风扇会产生噪音。变频器正常工作时的噪声不应超过 80dB,小型变频器的噪声不应超过 65dB。