光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

      光伏發(fā)電的基本原理

      獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池陣列、蓄電池、逆變器組件、控制器和負(fù)載（直流負(fù)載和交流負(fù)載）組成。因?yàn)樘?yáng)能電池產(chǎn)生的電能為直流，但是由于光照強(qiáng)度實(shí)時(shí)變化，太陽(yáng)能電池輸出的電壓也不穩(wěn)定，這時(shí)也需要蓄電池來(lái)起到一個(gè)濾波的作用，將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓穩(wěn)定在蓄電池的電壓值上，在另外一種意義上，用蓄電池也有儲(chǔ)能的作用，可以將過(guò)剩的電能儲(chǔ)存起來(lái)供在光照強(qiáng)度較低的時(shí)候使用。如果是直流負(fù)載就可以直接接在蓄電池上工作，如果是交流負(fù)載，那么需要經(jīng)過(guò)逆變器的DC-AC 變換，將直流電變成交流電，供給交流負(fù)載。

      并網(wǎng)光伏發(fā)電的基本原理

      獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池陣列、蓄電池、逆變器組件、控制器和負(fù)載組成。因?yàn)樾枰獙⒐夥l(fā)出來(lái)的電回饋給電網(wǎng)，這就需要將直流電轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)要求的220V、50HZ 的交流電，并且在相同相位的情況下并網(wǎng)，像電網(wǎng)供電。

      無(wú)論是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)還是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，逆變系統(tǒng)對(duì)于交流負(fù)載和并網(wǎng)發(fā)電都是必不可少的，接下來(lái)我們主要就光伏分布發(fā)電中的逆變系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

      光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)的組成

      光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池、主回路、控制電路和負(fù)載組成。主回路主要包括DC/DC 電路、DC/AC 電路、濾波器組件。下面主要對(duì)于主回路部分的設(shè)計(jì)做介紹，其中包括主回路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，介紹一下全橋逆變電路的工作原理以及逆變器模塊的選型，以及相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。

      光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

      通常單相電壓型逆變器主要分為推挽式、半橋和全橋逆變電路三種。這三種方式根據(jù)其不同的特點(diǎn)應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。

      推挽式逆變電路的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，如圖3-1 所示。其上電路只需要兩個(gè)晶閘管，基極驅(qū)動(dòng)電路不需要隔離，驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)單，但是晶閘管需要承受2 倍的線路峰值電壓，所以適合于低輸入電壓的場(chǎng)合應(yīng)用。

      同時(shí)變壓器存在偏磁現(xiàn)象，初級(jí)繞組有中心抽頭，流過(guò)的電流有效值和銅耗較大，初級(jí)繞阻兩部分應(yīng)緊密藕合，繞制工藝復(fù)雜。因?yàn)橥仆焓侥孀冸娐穼?duì)于晶閘管的耐壓要求比較高，不適合作為光伏發(fā)電的逆變系統(tǒng)主回路。

      相比于推挽式逆變電路，單相半橋式逆變電路中所使用的晶閘管的耐壓要求就相對(duì)較低，不會(huì)有線電壓峰值2 倍這么多，不會(huì)過(guò)線電壓峰值。其逆變出來(lái)的波形也相對(duì)推挽式比較接近于正弦波，所以濾波的要求也相對(duì)較低。由于晶閘管的飽和壓降減小到了較小，所以不是重要的影響因素之一。但是由于半橋式逆變電路的結(jié)構(gòu)決定其集電極電流在晶閘管導(dǎo)通時(shí)會(huì)增加一倍，使得在晶閘管選型的過(guò)程中，要考慮大電流、承受高壓的情況，就難免會(huì)因?yàn)槠鋬r(jià)格昂貴，所以不適合作為光伏發(fā)電的逆變系統(tǒng)主回路。