1.光伏發(fā)電逆變器主電路

  太陽(yáng)能電池一般是電壓源，因此逆變器的主電路采用電壓型，太陽(yáng)光發(fā)電站用逆變器的三種主電路形式如圖1所示。圖1（a）是采用工頻變壓器主電路形式，采用工頻變壓器使輸入與輸出隔離，主電路和控制電路簡(jiǎn)單。為了追求效率，減少空載損耗，工頻變壓器的工作磁通密度選得比較低，因此重量大，約占逆變器的總重量的50％左右，逆變器外形尺寸大，是*早的一種逆變器主電路形式。

  圖1（b）是高頻變壓器主電路形式，采用高頻變壓器使輸入與輸出隔離，體積小，重量輕。主電路分為高頻逆變和工頻逆變兩部分，比較復(fù)雜。是20世紀(jì)90年代比較流行的主電路方式。

  圖1（c）是無變壓器主電路形式，不采用變壓器進(jìn)行輸入與輸出隔離，只要采取適當(dāng)措施，同樣可保證主電路和控制電路運(yùn)行的安全性，體積*小，重量*輕，而且效率高，成本也較低。主電路包括升壓部分和采用高頻SPWM的逆變部分，比工頻變壓器主電路形式要復(fù)雜，但是適應(yīng)輸入直流電壓范圍寬，有利于與太陽(yáng)能電池進(jìn)行匹配。盡管由于天氣等因素使太陽(yáng)能電池輸出電壓發(fā)生變化，但有了升壓部分，可以保證逆變部分輸入電壓比較穩(wěn)定。將成為今后主要的主電路流行方式。

  為了使無變壓器主電路形式安全運(yùn)行，必須采取一定的技術(shù)措施：首先要使太陽(yáng)能電池對(duì)地電壓保持穩(wěn)定；其次，為了防止太陽(yáng)能電池接地造成主電路損壞，應(yīng)檢測(cè)太陽(yáng)能電池正極和負(fù)極的接地電流（通過零相互感器），如果不平衡電流超過規(guī)定值，說明太陽(yáng)能電池有可能接地，接地保護(hù)立即動(dòng)作，切斷主電路輸出，停止工作。由于無變壓器主電路形式?jīng)]有變壓器對(duì)輸入與輸出隔離，因此逆變器輸入端的太陽(yáng)能電池的正負(fù)極不能直接接地，輸出的單相三線制中性點(diǎn)接地，因太陽(yáng)能電池面積大，對(duì)地有等效電容存在（正極等效電容和負(fù)極等效電容）。該等效電電容將在工作中出現(xiàn)充放電電流，其低頻部分有可能使供電電路中的漏電開關(guān)誤動(dòng)作而造成停電，其高頻部分將通過配線對(duì)其它用電設(shè)備造成電磁干擾，而影響其它用電設(shè)備正常工作。對(duì)這種對(duì)地等效電容電流必須在主電路加電感L1與電容C1組成的濾波器進(jìn)行抑制，特別是抑制高頻部分。而工頻部分，可以通過控制逆變器開關(guān)方式來消除。當(dāng)然在太陽(yáng)能電池與主電路之間，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置共模濾波器，防止對(duì)太陽(yáng)能電池的電磁干擾。

  2.無變壓器光伏逆變器優(yōu)點(diǎn)

  先進(jìn)的無變壓器光伏逆變器技術(shù)，以便降低系統(tǒng)的復(fù)雜性并*大限度地提高電力傳輸。確實(shí)有必要仔細(xì)看看無變壓器光伏逆變器技術(shù)是如何通過影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)、效率和系統(tǒng)平衡(BoS)成本來幫助改變競(jìng)爭(zhēng)格局的。

  采用可分離的兩極+600和-600VDC電池組數(shù)組實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)換這項(xiàng)新技術(shù)，無需在低壓三相電網(wǎng)上配備變壓器。這種配置不僅提高了發(fā)電效率，而且不需要傳統(tǒng)上所要求使用的逆變器變壓器，降低了相關(guān)的系統(tǒng)平衡(BoS)成本，還避免了與單極配置有關(guān)的不必要的線路衰減。

  采用了無變壓器光伏逆變器技術(shù)的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在發(fā)電時(shí)，光伏模塊和負(fù)載之間不需要任何變壓器?？蓪㈦娏哪孀兤髦苯愚D(zhuǎn)換并傳輸?shù)剿截?fù)載中。這要?dú)w功于采用雙極±600VDC數(shù)組配置。無變壓器光伏逆變器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

  1）更高的效率，由于沒有隔離變壓器，從光伏模塊電源獲得的額外的1%到2%能源效率直接進(jìn)入負(fù)載，在功率為500千瓦的時(shí)候，這意味著*低免費(fèi)額外提供了5千瓦的輸出。

  2）縮小設(shè)備和導(dǎo)線規(guī)模及數(shù)量，直接轉(zhuǎn)變成可用的電壓，而不是較低的單極逆變器交流電壓，而交流電電流降低一半以上，從而降低了交流電一端的電線成本。

  3）降低材料和安裝施工成本，沒有一個(gè)變壓器，逆變器的尺寸更小，重量更輕。無變壓器光伏逆變器可安裝在商業(yè)建筑的屋頂上（而不是安裝在地下室），使其直接與五樓的安裝板連接。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以免除昂貴的高達(dá)五層樓的直流電布線，而且還能縮短交流電電線的長(zhǎng)度并降低相關(guān)成本。

  4）無變壓器光伏逆變器技術(shù)采用大得多的電源優(yōu)化器（LineReactor）和較小的三角形濾波電容。這些較小的三角形濾波電容器也通過一種串聯(lián)電阻器進(jìn)行緩沖，從而提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且減少并聯(lián)逆變器之間的相互作用。帶有一種單一引擎設(shè)計(jì)的500千瓦逆變器也能減少零部件數(shù)量，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

  傳統(tǒng)逆變器還通過公用線路自干擾（如各種VAR發(fā)電）來檢測(cè)孤島情況。當(dāng)與許多逆變器并聯(lián)時(shí)，這種干擾就會(huì)在所有逆變器之間產(chǎn)生VAR拍差頻率，所產(chǎn)生的假脫扣將使電場(chǎng)關(guān)閉。多個(gè)傳統(tǒng)逆變器及它們的大型三角電容器也會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性并吸收大量諧波電流。

  這些問題都可以通過無變壓器光伏逆變器技術(shù)來避免。無變壓器光伏逆變器可以被并聯(lián)到一個(gè)中壓變壓器的單獨(dú)繞組上。每組逆變器僅需要一個(gè)獨(dú)立、標(biāo)準(zhǔn)的1000、1500、2000或2500kVAR規(guī)格的中壓變壓器。這就為站點(diǎn)配置提供了眾多可能性。由于其電流低于傳統(tǒng)逆變器的電流，因此安置逆變器和變壓器的方式還有更多靈活選擇。

  無變壓器逆變器的尺寸約為傳統(tǒng)逆變器的一半，可直接轉(zhuǎn)換成更高的電壓，這就減少了所需占地面積、運(yùn)輸和起重設(shè)備成本（加上遞增的設(shè)備墊板或公用機(jī)箱建造成本）以及連接繞組的大小和數(shù)量。此外，一個(gè)連接到無變壓器光伏逆變器的標(biāo)準(zhǔn)配電板可以在無需單獨(dú)變壓器的情況下向追蹤器供電。由于變壓器減少，系統(tǒng)中的電抗組件隨之減少，從而實(shí)現(xiàn)*穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。此外，每個(gè)逆變器均通過以太網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)和獨(dú)立尋址，從而消除了一切干擾問題。

  此外，完全被動(dòng)的反孤島技術(shù)（anti-islandingtechnique）不會(huì)干擾帶VAR偏差的公用電壓，也不會(huì)在路線上設(shè)置其它瞬態(tài)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高效、順暢、穩(wěn)定的電源，這一起都為了相對(duì)削減安裝成本。