随着电力电子技术的发展,新型光伏逆变器电路都采用高频开关技术和软开关技术实现高功率密度的多级逆变。这种逆变电路的前级升压电路采用推挽逆变电路结构,但工作频率都在20khz以上,升压变压器采用高频磁性材料做铁芯,因而体积小、重量轻。低电压直流电经过高频逆变后变成了高频高压交流电,又经过高频整流滤波电路后得到高压直流电(一般均在300v以上),再通过工频逆变电路实现逆变得到220v或者380v的交流电,整个系统的逆变效率可达到90%以上,目前大多数正弦波光伏逆变器都是采用这种三级电路结构。
其具体工作过程是:首先将太阳能电池方阵输出的直流电(如24v、48v、110v、220v等)通过高频逆变电路逆变为波形为方波的交流电,逆变频率一般在几千赫兹到几十千赫兹,再通过高频升压变压器整流滤波后变为高压直流电,然后经过第三级dc-ac逆变为所需要的220v或380v工频交流电。
逆变器将直流电转换成交流电的转换过程。半导体功率开关器件在控制电路的作用下以1/100s的速度开关,将直流切断,并将其中一半的波形反向而得到矩形的交流波形,然后通过电路使矩形的交流波形平滑,得到1/50s正弦交流波形。
不同波形单相逆变器优缺点
逆变器按照输出电压波形的不同,可分为方波逆变器、阶梯波逆变器和正弦波逆变器。在太阳能光伏发电系统中,方波和阶梯波逆变器一般都用在小功率场合。下面就分别对这3种不同输出波形逆变器的优缺点进行介绍。
1、方波逆变器,方波逆变器输出的波形是方波,也叫矩形波。尽管方波逆变器所使用的电路不尽相同,但共同的优点是线路简单(使用的功率开关管数量最少)、价格便宜、维修方便,其设计功率一般在数百瓦到几千瓦之间。缺点是调压范围窄、噪声较大,方波电压中含有大量高次谐波,带感性负载如电动机等用电器时将产生附加损耗,因此效率低,电磁干扰大。
2、阶梯波逆变器,阶梯波逆变器也叫修正波逆变器,阶梯波比方波波形有明显改善,波形类似于正弦波,波形中的高次谐波含量少,故可以带包括感性负载在内的各种负载。当采用无变压器输出时,整机效率高。缺点是线路较为复杂。为把方波修正成阶梯波,需要多个不同的复杂电路,产生多种波形叠加修正而成,这些电路使用的功率开关管也较多,电磁干扰严重。阶梯波形逆变器不能应用于并网发电的场合。
3、正弦波逆变器,正弦波逆变器输出的波形与交流市电的波形相同,适合于并网光伏发电系统。这种逆变器的优点是输出波形好、失真度低。干扰小、噪声低,保护功能齐全,整机性能好,技术含量高。缺点是线路复杂、维修困难、价格较贵。