光伏逆变器部件

光伏逆变器原理讲解

光伏逆变器原理图讲解

光伏逆变器是将直流电能转换为交流电能的装置，其工作原理核心在于逆变电路，通过电力电子开关的导通与关断来完成逆变功能。以下是关于光伏逆变器原理的详细讲解。

首先，光伏逆变器的基本原理是利用半导体器件进行电能的转换和控制。当太阳光照射到光伏电池上时，会产生直流电能。然而，大部分家庭和商业用电设备需要交流电能，因此光伏逆变器的作用就是将光伏电池产生的直流电能转换为符合使用要求的交流电能。

在逆变过程中，逆变器的核心部件是逆变电路，它由多个开关器件组成。这些开关器件在控制信号的作用下交替导通和关断，从而将直流电转换为交流电。具体来说，在单相逆变器中，两个开关器件组成一个电路，通过交替开关来产生一个周期的交流电压。而在三相逆变器中，开关器件数量增加至六组，每相线路上有两组开关器件，通过顺序触发开关器件来产生三相交流电压。

此外，光伏逆变器还采用了PWM调制技术来控制输出交流电压的幅值和频率。PWM调制器根据输入的直流电压大小和频率要求，通过控制开关管的导通时间来调制输出的交流电压。这种调制方式可以使得逆变器输出的交流电压波形更加接近正弦波，从而提高电能质量。

除了基本的逆变功能外，光伏逆变器还具备许多其他功能，如最大功率点跟踪功能、保护功能等。MPPT功能可以确保光伏电池在最佳工作点运行，从而最大限度地发挥光伏电池的效能。保护功能则包括过欠压保护、过欠频保护、孤岛保护等，以确保逆变器在异常情况下能够安全停机并保护整个光伏系统的安全。

总的来说，光伏逆变器是光伏发电系统中不可或缺的组成部分，它的工作原理是利用半导体器件进行电能的转换和控制，通过逆变电路将直流电能转换为交流电能，并采用PWM调制技术来控制输出交流电压的幅值和频率。同时，光伏逆变器还具备许多其他功能，以确保整个光伏系统的安全、高效运行。

光伏逆变器的工作原理是什么？

光伏逆变器是太阳能发电系统的核心部件，其主要功能是将太阳能电池产生的直流电转换为交流电，供电网使用或直接为负载供电。光伏逆变器通常由逻辑控制电路、滤波电路和逆变电路组成，其中逆变电路是整个系统的核心。当太阳能电池产生的直流电进入逆变电路后，电路会将直流电转换为交流电，并通过整流和滤波，将不规则的交流电整流为正弦波交流电，最后通过输出端的滤波电路滤除高频干扰信号，最终将电能安全、稳定地输送出去。

在逆变器的分类中，集中式逆变器曾经占据市场主导地位，但近年来随着技术的不断进步和成本的下降，组串式逆变器市场占比不断提高。组串式逆变器在中东部地区应用逐步展开，特别是在分布式应用领域，其市场占比进一步提升。此外，美国户用光伏市场作为全球逆变器市场的塔尖，特点是高定价和高标准。由于美国的民用电价相对较高，同时对户用系统安全性要求严格，使得美国电气制造商协会（NEC）出台新标准要求光伏系统具备组件级别关断的能力。在这种环境下，SolarEdge和Enphase等企业通过优化器和微型逆变器系统满足了这些要求，从而占据了市场主导地位。

随着市场的发展，全球逆变器市场集中度持续提升，2019年CR5接近50%，其中华为和阳光电源占据了市场榜首，国内厂商上能电气和锦浪科技也分别占据了市场排名的第6名和第10名。然而，不同细分市场的产品单价差异悬殊，从销售金额来看，SolarEdge和华为以16%的市场份额并列榜首，阳光电源仅以8%市场份额位列全球第4。

随着分布式发电系统的占比逐年上升，组串式逆变器在全球逆变器市场份额逐步增长至50%左右，而集中式逆变器市场份额受到一定挤压，缓慢下滑。微型逆变器市场份额保持稳步增长。中国主要逆变器企业如华为、阳光电源、锦浪科技、固德威等均布局组串式逆变器，并提供户用解决方案。禾迈、昱能则专注于微型逆变器领域。上能电气和特变电工则主要服务于大型电力工程，下游客户以大型国有企业和大型民营企业为主。

行业集中度的提升反映了市场对优质产品的认可和对技术进步的追求。随着技术的不断进步和成本的持续下降，逆变器行业将面临更多机遇和挑战，行业参与者需不断创新，以适应市场的快速变化和发展需求。

光伏知识必备│光伏逆变器的电路结构、原理及故障处理

逆变器是光伏系统中的核心部件，负责将光伏板产生的直流电转换为交流电以供电网使用或直接接入负载。其电路结构主要包括输入电路、输出电路、主逆变开关电路、控制电路、辅助电路、保护电路等关键部分。

输入电路提供给逆变器稳定的直流工作电压，确保逆变电路的正常运行。

主逆变电路是逆变器的中心，通过电力电子开关的导通与关断，实现直流电到交流电的转换。根据隔离方式的不同，主逆变电路分为隔离式和非隔离式两种。

输出电路则对主逆变电路输出的交流电进行修正、补偿和调理，以达到符合电网标准的高质量交流电。

控制电路产生一系列控制脉冲，控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能。

辅助电路将输入电压转换为适合控制电路工作的直流电压，内部包含各种检测电路，确保逆变器稳定运行。

保护电路则针对逆变器的运行安全进行监控，包括输入过欠压保护、输出过欠压保护、过流保护、短路保护、孤岛保护等，确保逆变器在异常情况下的安全。

逆变器将直流电转换为交流电的过程可以通过半导体功率开关器件在控制电路的作用下以极快的速度进行，实现直流电切断，转换为交流电。

三相并网型逆变器电路原理主要由主电路和微处理器电路两部分组成。主电路负责DC-DC-AC变换和逆变过程，微处理器电路则完成系统并网的控制过程，确保逆变器输出的交流电压值、波形、相位等维持在规定的范围内。

在华为逆变器的常见故障处理方面，针对绝缘阻抗低、母线电压低、漏电流故障、直流过压保护、逆变器开机无响应、电网故障等问题，采用排除法逐步检测，找出问题所在并进行针对性处理。例如，针对绝缘阻抗低的问题，可通过检测直流接头是否有水浸短接支架或者烧熔短接支架，以及检查组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。针对电网故障，需提前勘察电网健康情况，与逆变器厂商沟通，确保项目设计在合理范围内，避免出现电压过高或过低，过/欠频等问题，通过正确选择并网并严抓电站建设质量，以解决电网相关问题。

光伏漫谈4- 逆变器拓扑结构

光伏逆变器作为光伏发电核心设备，其设计与应用根据不同功率需求与场景，采用的电路拓扑结构存在显著差异。主要拓扑结构包括工频隔离、高频隔离、非隔离以及特殊的组串式逆变器NPC拓扑等。

工频隔离逆变器采用工频50Hz变压器实现功率传输，结构相对简单，由整流桥、滤波和工频变压器组成，但受限于体积较大的变压器，实际应用中较少使用。

高频隔离逆变器在微型逆变器中较为常见，为了保障人体安全，需要在交流与直流侧隔离。此拓扑结构采用高频隔离，可显著减小体积。三种常用拓扑结构包括昱能的250W微型逆变器、禾迈MI-700的交错反激拓扑以及不含直流母线串联谐振的拓扑。前两种拓扑在高压电容使用、控制复杂度和效率上有所差异，后者则无需高压电容，但需要增加低压大电容，控制简单，适合小功率应用。

非隔离逆变器通过直接将光伏输入升压至工频信号，进而实现组串式逆变，相比隔离型，此类逆变器效率更高、成本更低，但存在零点偏移、直流分量等问题。为解决此类问题，可以采用交流或直流旁路方式隔断DC分量。专利H5技术通过5个开关管实现了直流旁路逆变器，通过交替控制实现完整的正弦输出。

组串式逆变器中，NPC三电平逆变器因其效率高、谐波小而广受青睐。I型NPC结构正负半周期由不同的IGBT承担开关损耗，ANPC结构则通过在每个IGBT旁并联IGBT来平衡内（Q2和Q3）外（Q1和前）管之间的损耗。T型三电平拓扑则通过减少开关损耗，提高效率，但需要IGBT耐压达到母线电压的两倍，适用于低压系统或高压功率管应用。

随着功率器件特性和耐压的提升，某些拓扑结构的竞争力增强。同时，学术研究的深入与功率器件的变化将催生更多逆变器拓扑，进一步提升应用效率，降低体积和成本。技术发展将持续推动逆变器拓扑的创新与优化。

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