太阳能光伏逆变器设计与工程应用
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1.1.1 逆变器的分类..

1.按逆变器应用的范围分

按逆变器应用的范围可分为以下几类。

(1)普通型逆变器。直流12V或24V输入,交流220V、50Hz输出,功率为75~5000W,有些型号具有交-直流转换(UPS)功能。

(2)逆变-充电一体逆变器。此类逆变器可以使用各种形式的电源为交流负载供电。例如,当有交流电时,通过逆变器采用交流电为负载供电,或为蓄电池充电;当无交流电时,将蓄电池的电能逆变为交流电为交流负载供电。它可与各种电源结合使用,如蓄电池、发电机、太阳能电池板和风力发电机等。

(3)通信专用逆变器。为通信提供高品质的48V电源,其产品性能好、可靠性高,采用模块式(模块为1kW)结构,并具有N+1冗余功能、可扩充(功率为2~20kW)。

(4)航空、军队专用逆变器。此类逆变器为直流28V输入,可提供的交流输出电压有26V、115V、230V,其输出频率可为50Hz或60~400Hz,输出功率为30~3500VA不等。

(5)光伏发电逆变器。按光伏发电方式可分为:独立光伏发电系统逆变器和并网光伏发电系统逆变器。

2.按逆变器输出的波形分

按逆变器输出的波形可分为以下几类。

(1)方波逆变器。方波逆变器输出的交流电压波形为方波,此类逆变器可通过不同的逆变拓扑实现,但其共同的特点是电路比较简单,使用的功率开关管数量少。它的设计功率一般在百瓦至千瓦之间。方波逆变器的优点是:电路简单、价格便宜、维修方便;缺点是:由于输出的方波电压中含有大量高次谐波,在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗,对音频和某些通信设备有干扰。此外,这类逆变器还有调压范围不够宽,保护功能不够完善,噪声比较大。

(2)阶梯波逆变器。此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波,由于阶梯波逆变器有多种不同的电路结构,因此输出波形的阶梯数目差别很大。阶梯波逆变器的优点是:输出波形比方波有明显改善,高次谐波含量减少,当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波,当采用无变压器输出时,整机效率很高。缺点是:阶梯波叠加线路使用的功率开关管数目较多,其中有些电路形式还要求有多组直流电源输入,这对太阳能电池方阵的分组与接线和蓄电池的均衡充电不利。此外,阶梯波电压对音频和某些通信设备仍有一些高频干扰。

(3)正弦波逆变器。正弦波逆变器输出的交流电压波形为正弦波。正弦波逆变器的优点是:输出波形好,失真度很低,对音频及通信设备干扰小,噪声低。此外,保护功能齐全,对电感性和电容性负载适应性强,整机效率高。缺点是:电路相对复杂,对维修技术要求高,价格较高。

3.按逆变器输出交流电能分

按逆变器输出交流电能的频率可分为:工频逆变器(工频逆变器的频率为50~60Hz的逆变器);中频逆变器(中频逆变器的频率一般为400Hz到十几千赫兹);高频逆变器(高频逆变器的频率一般为十几千赫兹到兆赫兹级)。

4.按逆变器输出的相数分

按逆变器输出的相数可分为:单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

5.按逆变器输出电能的去向分

按逆变器输出电能的去向可分为:有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。

6.按逆变器主电路的形式分

按逆变器主电路的形式可分为:单端式逆变器、推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。

7.按逆变器主开关管的类型分

按逆变器主开关管的类型可分为:晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器、绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。“半控型”逆变器不具备自关断能力,元器件在导通后即失去控制作用,故称为“半控型”,普通晶闸管即属于这一类;“全控制”逆变器则具有自关断能力,即元器件的导通和关断均可由控制极加以控制,故称为“全控型”,电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)等均属于这一类。

8.按逆变器直流电源分

按逆变器直流电源可分为:电压源型逆变器(VSI)、电流源型逆变器(CSI)。由于VSI直流电压近似于恒定,所以输出电压为交变方波,而CSI直流电流也近似于恒定,因此输出电流也为交变方波。

9.按逆变器控制方式分

按逆变器控制方式可分为:调频式(PFM)逆变器和调脉宽式(PWM)逆变器。

10.按逆变器开关电路工作方式分

按逆变器开关电路工作方式可分为:谐振式逆变器、硬开关式逆变器和软开关式逆变器。

11.按逆变器换流方式分

按逆变器换流方式可分为:负载换流式逆变器和自换流式逆变器。

12.按逆变器隔离方式分

按逆变器隔离方式可分为:隔离逆变器和非隔离逆变器。