光伏储能系统关键设备之离网逆变器

在光伏离网系统中，逆变器的主要作用是把蓄电池的直流电逆变成交流电。逆变器常用于离网系统中，输入接光伏控制器和蓄电池，输出带负载。离网系统应用广泛，逆变器形式多样。按输出波形分为修正波逆变器和正弦波逆变器；按电气隔离方式又分为高频正弦波逆变器和工频正弦波逆变器；把控制器和逆变器分开设计，各自单独接线，叫分体式；把控制器和逆变器合在一起，叫一体机，也叫逆控制一体机。

▲离网逆变器系列

01-修正波与正弦波

逆变器输出波形主要分两类，一类是正弦波，另一类是修正波。修正弦波逆变器，采用PWM脉宽调制方式生成修正波输出，由于存在20%左右的谐波失真，不能带空调等感性负载，但可以带电灯等阻性负载。修正弦波逆变器采用非隔离耦合电路，器件简单，效率高。纯正弦波逆变器采用隔离耦合电路设计，电路较复杂，成本较高，可以连接任何常见的电器设备（包括电视机、液晶显示器等，特别是冰箱等感性负载）而没有干扰。

02-工频隔离和高频隔离

纯正弦波离网逆变器的输入端和输出端有电气隔离，按照电气结构分为高频隔离和工频隔离，高频隔离变压器放在直流升压端，采用的方案是先把直流电逆变器高频率的交流电，通过高频变压器升压，然后整流为直流电，最后又逆变为工频交流电，高频逆变器采用的是体积小，重量轻的高频磁芯材料，可以降低逆变器的重量，减少逆变器的体积，提高逆变器的效率，但电路较为复杂。工频隔离变压器放在交流端出端，逆变器电路较简单，抗冲击能力较强，但体积较大，重量比较重。

高频逆变器应用场景 / 工频逆变器应用场景

高频隔离逆变器 / 工频隔离逆变器

03-分体式与一体式

离网系统由于多了一个蓄电池，因此必须要配置控制器，用于组件给蓄电池充电，控制器和逆变器分开，做成两个设备，就是分体式。把控制器和逆变器集成在一起，就是一体式，也称为控制逆变一体式。分体式系统，控制器和逆变器可以分别选型，但接线比较复杂，适应于组件和逆变器功率相差比较大的系统，以及系统功率很大的系统。控制逆变一体式系统结构简单，用户接线方便，适应于组件和逆变器功率相差比较小的系统。

离网逆变器的重要技术参数

在选择离网逆变器时，除了注意逆变器的输出波形，隔离类型外，还有几个技术参数也非常重要，如系统电压、输出功率、峰值功率、转换效率、切换时间等等，这些参数的选择对负载的用电需求影响较大。

1）系统电压：就是蓄电池组的电压，离网逆变器的输入电压和控制器的输出电压是一致的，在设计选型时，要注意和控制器保持一致。

2）输出功率：离网逆变器的输出功率表述有两种，一种是视在功率表示法，单位是VA，这是参考UPS标记，实际输出有功功率还需乘以功率因素，如500VA的离网逆变器，功率因素是0.8，实际输出有功功率就是400W，也就是说能带动400W的阻性负载，如电灯，电磁炉等；第二种是有功功率表示法，单位是W，如5000W离网逆变器，实际输出有功功率就是5000W。

3）峰值功率：在光伏离网系统中，组件、蓄电池、逆变器、负载构成电气系统，逆变器的输出功率，是由负载决定的，有些感性负载，如空调、水泵等，里面的电动机，启动功率是额定功率的3-5倍，所以离网逆变器对过载有特别要求。峰值功率就是离网逆变器的过载能力。

逆变器给负载提供启动能量，一部分来自于蓄电池或者光伏组件，超出的部分由逆变器内部的储能元件—电容和电感来提供。电容和电感都是一种储能元件，不同的是电容是以电场的形式储存电能，电容的容量越大，储存的电量越多。而电感则是以磁场的形式存储能量，电感器磁芯的磁导率越大，电感量也越大，则能够储存的能量也越多。

4）转换效率：离网系统转换效率包括两方面，一是机器本身的效率，离网逆变器电路复杂，要经过多级变换，因此整体效率比并网逆变器稍低，一般在80-90%之间，逆变器整机功率越大效率越高，高频隔离比工频隔离效率要高，系统电压越高效率也越高。二是蓄电池充放电的效率，这个是蓄电池的类型有关系，当光伏发电和负载用电同步时，光伏可以直接供给负载使用，不需要经过蓄电池转换。

5）切换时间：离网系统带负载，有光伏、蓄电池、市电三种模式，当蓄电池能量不足，切换到市电模式时，存在切换时间，有的离网逆变器采用电子开关切换，时间在10毫秒内，台式电脑不会关机，照明灯也不会闪烁。有的离网逆变器采用继电器切换，时间可能超过20毫秒，台式电脑可能会关机或者重启。

▲离网逆变器案例

总结

从成本上来说，修正波逆变器最经济、工频逆变器最高；从带载能力来说，工频逆变器能力最强。所以在选择逆变器时，要看使用场合，如果只是简单的照明应用，建议选用修正波逆变器，可以节省初始成本；如果有空调、洗衣机、水泵等含有电机的感性负载，建议选用工频逆变器，带负载能力强；如果是综合性负载，建议选用高频逆变器，兼顾成本和带负载能力。

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