光伏逆变器原理及安装

目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同(如12V、24V、48V等)，很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就促进了光伏逆变器的大力发展。
一、光伏发电系统对逆变器要求
1、要求具有较高的效率
由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。
2、要求具有较高的可靠性
目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。
3、要求直流输入电压有较宽的适应范围
由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V蓄电池，其端电压可在10V～16V之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。
4、在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波
这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要求，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦波电流。

二、光伏微型逆变器原理
1、微型逆变器你的优点
微型逆变器是与单个光伏组件相连，可以将光伏组件输出的直流电直接变换成交流电并传输到电网，具有以下优点：
（1）保证每个组件均运行在最大功率点，具有很强的抗局部阴影能力。
（2）将逆变器与光伏组件集成，可以实现模块化设计、实现即插即用和热插拔，系统扩展简单方便。
（3）并网逆变器基本不独立占用安装空间，分布式安装便于配置，能够充分利用空间和适应不同安装方向和角度的应用。
（4）系统冗余度高、可靠性高，单个模块失效不会对整个系统造成影响。微型逆变器已经成为光伏建筑市场的一个新兴点，它让每一块光伏板都能发挥到最大的效能，为系统带来更大收益。
2、微型逆变器原理框图
太阳能微型逆变器模块的系统框图如图1 所示。主要包括：
（1）辅助电源设计。提供DSP芯片，功率变换IC，晶体管，以及监控单元所需要的直流母线电压。良好的辅助电源设计可以减小待机功耗，是现在主流产品的重要竞争指标。同时辅助电源设计对降低整机成本，减小整机体积都有很大帮助
（2）直流转交流逆变功率变换。属于核心技术部分。通过提出的新拓扑架构，将太阳能电池的不稳定直流电，通过高频功率电子，转换成电压稳定，满功率输出的交流电，并最终向电网传送能量。
（3）输出电磁干扰（EMI）滤波器。电网对于电磁干扰EMI有严格要求。因此，本方案采用两级LC滤波器方案。需要针对EMI滤波器和功率逆变单元进行优化设计。在满足电网要求前提下，尽量较少滤波器体积。
（4）基于数字信号处理DSP芯片的控制器。DSP芯片负责功率变换的控制算法，最大功率跟踪算法，起停机，保护功能。同时必须融合并网算法，并网锁相，并网故障检测，故障处理。
图1 微逆变器原理框图
三、微型逆变器安装
安装奇妙微逆变器系统有以下6个关键步骤:
1、将奇妙微逆变器固定到支架上
2、连接光伏面板
3、连接奇妙微逆变器交流线缆
4、系统接地
5、安装交流支路接线盒
6、完成奇妙微逆变器系统安装图
步骤1 将奇妙微逆变器安装到支架上
注意事项：
（1）安装任何微逆变器之前，确认公共连接点处电网电压符合微逆变器标签上的电压等级。
（2）依据与光伏面板接线盒或其它障碍物距离等标记出微逆变器在支架上的位置，禁止将微逆变器安装在阳光能直接照射的地方，微逆变器和上面光伏面板之间至少相隔3厘米以上。
（3）如果使用接地垫圈将微逆变器外壳和光伏面板支架相连，接地垫圈必须经过支架制造商认可，且每个逆变器至少需要安装一个接地垫圈。
步骤 2 连接奇妙微逆变器与光伏面板
首先将光伏面板的正极接头(母头)和微逆变器的负极接头(公头)相连。然后将光伏面板的负极接头(公头)和微逆变器的正极接头(母头)相连。每台微逆变器连接一块光伏面板。
步骤 3 连接奇妙微逆变器与交流线缆
每台微逆变器有3针母头和公头各一个，公头侧交流线长1.2米。通过微逆变器互相之间公头和母头相连就可形成一条交流支路。
a. 每台支路的第一台微逆变器的交流公头侧接上接线盒。
b. 检查支路上要连接的微逆变器数目是否超出逆变器标签上的规定值。
c. 连接第一台微逆变器的交流母头和相邻第二台逆变器的公头，紧接着第二台再接相邻的第三台，依次完成整个支路连接。
d. 将支路上最后一台微逆变器上未使用的交流接头盖上保护端盖。
注意事项：
（1）禁止支路上安装的微逆变器总数超出逆变器标签上的规定值。每条支路都有一个最大16A电流断路器保护。
（2）确认所有未使用的交流连接头被盖上保护端盖。
步骤4 系统接地
每台奇妙微逆变器有一个接地夹，可以接上单根直径1.5mm2，6mm2，或16mm2导体。查看当地关于接地导体尺寸的电气规范，选择合适的接地导体连接到微逆变器的接地夹。
注意事项：
（1）如果在步骤１中已经使用接地垫圈将微逆变器外壳和光伏面板支架连接起来了，可以跳过这一步。
（2）交流输出的中线在微逆变器内部没有连接到地。
步骤5 安装交流支路接线盒
a. 安装奇妙适配板在光伏支路系统合适的位置(通常在支路末端模块)。
b. 选择适当的接线盒安装到适配板上。
c. 用合适的垫圈或防拉罩把交流连接线开放的一端接入接线盒。
d. 根据微逆变器型号选择布线。对于QM240-CN：火线-棕色；中线-白色或蓝色；地线-黄绿色
e. 连接交流接线盒到电网。
注意事项：
（1）确认所有的交流和直流线缆连接正确，线缆都完好且没有拧在一起。确认接线盒正常闭合。
（2）根据下面表格确定交流线缆的尺寸，从而保证接线盒到电网间交流电压压价在规定范围内。
步骤6 完成奇妙微逆变器系统安装图
综上所述，光伏逆变器不仅要按照光伏发电系统的设计进行选择和制造，还要根据具体的要求进行参数的设定，并且在安装时要注意相应的事项。