逆變器的主要技術性能指標
逆變器額定輸出電壓。在規定的直流輸入電壓允許波動范圍內,輸出額定電流時,逆變器應輸出的額定電壓值。逆變器的輸出電壓穩定度表征逆變器輸出電壓的穩壓能力,多數逆變器產品給出的是在輸入直流電壓允許波動范圍內該逆變器輸出電壓的偏差百分數,通常稱為電壓調整率。對輸出額定電壓值的穩定精度有如下規定。在穩態運行時,電壓波動范圍應有一個限定,電壓波動范圍:單相220V±5%,三相380±5%。高性能的逆變器應同時給出當負載由0%~100%變化時,該逆變器輸出電壓的偏差百分數,通常稱為負載調整率。性能良好的逆變器的電壓調整率應≤±3%,負載調整率應≤±6%。在10%的非對稱負載下,固定頻率的三相逆變器輸出電壓的非對稱性應≤10%。輸出電壓的不對稱度在正常工作條件下,各相負載對稱,輸出電壓的不對稱度應≤5%。在正常工作條件下,逆變器輸出的三相電壓不平衡度(逆序分量對正序分量之比)應不超過一個規定值,一般以%表示,如5%或8%。在離網太陽能光伏發電系統中均以蓄電池為儲能設備,然后經過逆變器逆變成220V或380V的交流電。但是蓄電池受自身充放電的影響,其輸出電壓的變化范圍較大,當標稱電壓為12V的蓄電池處于浮充電狀態時,端電壓可達13.5V,短時間過充狀態可達15V。蓄電池帶負荷放電終止時端電壓可降至10.5V或更低。蓄電池端電壓的起伏可達標稱電壓的30%左右。才能保證太陽能光伏發電系統以穩定的交流電壓供電。對于一個合格的逆變器,輸入端電壓在這個范圍內變化時,其穩態輸出電壓的變化量應不超過額定值的±5%,同時當負載發生突變時,其輸出電壓偏差不應超過額定值的±10%。輸出電壓的波形失真度及最大諧波含量。當逆變器輸出電壓為正弦波時,應規定允許的最大波形失真度。通常以輸出電壓的總波形失真度表示,其值不應超過5%。正弦波逆變器,在阻性負載下,輸出電壓的最大諧波含量應≤10%。由于逆變器輸出的高次諧波電流會在感性負載上產生渦流等附加損耗,如果逆變器波形失真度過大,會導致負載部件嚴重發熱,不利于電氣設備的安全,并且嚴重影響系統的運行效率。在規定的條件下逆變器輸出交流電壓的頻率應是一個相對穩定的值,通常為工頻50Hz。正常工作條件下其偏差應在±1%以內。我國的交流負載是在50Hz的頻率下進行工作的。而高質量的設備需要精確的頻率,因為頻率偏差會引起用電設備的性能下降。負載功率因數表征逆變器帶感性負載或容性負載的能力,在正弦波條件下,負載功率因數為0.7~0.9(滯后),額定值為0.9。逆變器產生的電流與電壓間的相位差的余弦值即為功率因數,對于電阻型負載,功率因數為1,但對電感型負載功率因數會下降,有時可能低于0.5。功率因數由負載確定而不是由逆變器確定。在負載功率一定的情況下,如果逆變器的功率因數較低,則所需逆變器的容量就要增大,一方面造成成本增加,同時光伏發電系統交流回路的視在功率增大,回路電流增大,損耗必然增加,系統效率也會降低。
逆變器的效率是指在規定的工作條件下,其輸出功率與輸入功率之比,以百分數表示,逆變器的效率會因負載的不同而有很大變化。逆變器的效率值表征自身功率損耗的大小,通常以百分數表示。10kW級的通用型逆變器實際效率只有70%~80%,將其用于太陽能光伏發電系統時將帶來總發電量20%~30%的電能損耗。太陽能光伏發電系統專用逆變器,在設計中應特別注意減少自身功率損耗,提高整機效率。這是提高太陽能光伏發電系統技術經濟指標的一項重要措施。千瓦級以下逆變器額定負荷效率≥80%~85%,低負荷效率≥65%~75%;10kW級逆變器額定負荷效率≥85%~90%,低負荷效率≥70%~80%。容量較大的逆變器還應給出滿負荷效率值和低負荷效率值。逆變器效率的高低對太陽能光伏發電系統提高有效發電量和降低發電成本有著重要影響。一款性能優良的逆變器,應具備完備的保護功能或措施,以應對在實際使用過程中出現的各種異常情況,使逆變器本身及系統其他部件免受損傷。太陽能光伏發電系統正常運行過程中,因負載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統過流或短路。逆變器對外部電路的過電流及短路現象最為敏感,是太陽能光伏發電系統中的薄弱環節。因此,逆變器應設置:過電壓保護、欠電壓保護、過電流保護、防雷保護和過溫保護等。逆變器輸入端若為蓄電池組,蓄電池在過充電時逆變器的直流輸入電壓就會超過標稱值,如,一個12V的蓄電池在過充電以后,電壓可能會達到16V或者更高,這時就有可能損壞后級的逆變器。所以控制蓄電池的充電狀態是十分必要的,逆變器須有檢測輸入電壓及過壓保護電路,當電壓高于設定值時,保護電路會將逆變器斷開。對于沒有電壓穩定措施的逆變器,應有輸出過電壓的防護措施,以使負載免受輸出過電壓的損害。當輸入端電壓低于額定電壓的85%時,逆變器應有保護和顯示。當輸入端電壓高于額定電壓的130%時,逆變器應有保護和顯示。電力電子設備中的變壓器、濾波電感、電磁開關及風扇等部件均會產生噪聲。逆變器正常運行時,其噪聲應不超過80dB,小型逆變器的噪聲應不超過65dB。對于大功率光伏發電系統和聯網型光伏發電系統逆變器的波形失真度和噪聲水平等技術性能也十分重要,在選用離網型光伏發電系統用的逆變器時還應注意以下幾點,應具有足夠的額定輸出容量和負載能力。逆變器的選用,首先要考慮具有足夠的額定容量,以滿足最大負荷下設備對電功率的要求。對于以單一設備為負載的逆變器,其額定容量的選取較為簡單,當用電設備為純阻性負載或功率因數大于0.9時,選取逆變器的額定容量為電設備容量的1.1~1.15倍即可。在逆變器以多個設備為負載時,逆變器容量的選取要考慮幾個用電設備同時工作的可能性,即“負載同時系數”。應具有較高的電壓穩定性能。在離網型光伏發電系統中均以蓄電池為儲能設備。當標稱電壓為12V的蓄電池處于浮充電狀態時,端電壓可達13.5V,短時間過充電狀態可達15V。蓄電池帶負荷放電終了時端電壓可降至10.5V或更低。蓄電池端電壓的起伏可達標稱電壓的30%左右。這就要求逆變器具有較好的調壓性能,才能保證光伏發電系統以穩定的交流電壓供電。整機效率高是光伏發電用逆變器區別于通用型逆變器的一個顯著特點。10kW級的通用型逆變器實際效率只有70%~80%,將其用于光伏發電系統時將帶來總發電量20%~30%的電能損耗。因此光伏發電系統專用逆變器在設計中應特別注意減少自身功率損耗,提高整機效率。因此這是提高光伏發電系統技術經濟指標的一項重要措施。在整機效率方面對光伏發電專用逆變器的要求是:kW級以下逆變器額定負荷效率≥80%~85%,低負荷效率≥65%~75%;應具有良好的過電流保護與短路保護功能。光伏發電系統正常運行過程中,因負載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統過電流或短路,是完全可能的。逆變器對外電路的過電電流及短路現象最為敏感,是光伏發電系統中的薄弱環節。因此,在選用逆變器時,必須要求具備有良好的對過電流及短路的自我保護功能。高質量的逆變器在運行若干年后,因元器件失效而出現故障,應屬于正常現象。除生產廠家需有良好的售后服務系統外,還要求生產廠家在逆變器生產工藝、結構及元器件選型方面具有良好的可維護性。例如,損壞元器件有充足的備件或容易買到,元器件的互換性好;在工藝結構上,元器件容易拆裝,更換方便。這樣,即使逆變器出現故障,也可迅速恢復正常。