逆变器是光伏发电系统的大脑和心脏,在太阳能光伏发电过程中,光伏阵列所发的电能为直流电能,然而许多负载需要交流电能,直流供电系统存在很大的局限性,不便于变换电压,负载应用范围也有限,除特殊用电负荷外,均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。光伏逆变器是太阳能光伏发电系统的心脏,其将光伏组件产生的直流电转化为交流电,输送给本地负载或电网,并具备相关保护功能的电力电子设备。
太阳能逆变器主要由功率模块、控制电路板、断路器、滤波器、电抗器、变压器、接触器以及机柜等组成,生产过程包括电子件加工、整机装配、测试和整机包装等工艺环节,其发展依赖于电力电子技术、半导体器件技术和现代控制技术的发展。
对于太阳能逆变器来讲,提高电源的转换效率是一个永恒的课题,但是当系统的效率越来越高,几乎接近100%时,进一步的效率改善会伴随着性价比的低下,因此,如何保持一个很高的效率,又能维持很好的价格竞争力将是当前的重要课题。
与逆变器效率的改善努力相比,如何提高整个逆变系统的效率,正逐渐成为太阳能系统的另一个重要课题。在一个太阳能阵列中,当局部的2%-3%面积的阴影出现时,对采用一个MPPT功能的逆变器来讲,此时的系统输出电力恶劣时甚至会出现20%左右的功率下降,为了更好地适应类似这样的状况针对单一或部分太阳能组件,采用一对一的MPPT或多个MPPT控制功能是十分有效的方法。
由于逆变系统处于并网运行的状况,系统对地的漏电会造成严重的安全问题;此外,为了提高系统的效率,太阳能阵列大多会被串联成很高的直流输出电压使用;为此,在电极间因异常状况的发生,很容易产生出直流电弧,由于直流电压高,非常不容易灭弧,极容易导致火灾。随着太阳能逆变系统的广泛采用,系统安全性的问题也将是逆变技术的重要部分。
此外,电力系统正在迎来智能电网技术的快速发展和普及。大量的太阳能等新能源电力的系统并网,给智能电网系统的稳定性提出了新的技术挑战。设计出能够更加快速、准确、智能化地兼容智能电网的逆变系统,将成为今后太阳能逆变系统的必要条件。
总的来说,逆变技术的发展是随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展而发展。随着时间的推移,逆变技术正向着频率更高、功率更大、效率更高、体积更小的方向发展。