微逆变器和常规逆变器的差异,体积成本效率各个方面-solarbe文库

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逆变器逆变器是一种 DC to AC 的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的交流电压转变为稳定的 12V 直流输出，而逆变器是将 Adapter输出的 12V 直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（ PWM ）技术。其核心部分都是一个 PWM 集成控制器， Adapter用的是 UC3842 ，逆变器则采用 TL5001 芯片。 TL5001 的工作电压范围 3.6～40V ，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的 PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。输入接口部分输入部分有 3 个信号， 12V 直流输入 VIN 、工作使能电压ENB 及 Panel 电流控制信号 DIM。 VIN 由 Adapter 提供， ENB 电压由主板上的MCU 提供，其值为 0 或 3V，当 ENB0 时，逆变器不工作，而 ENB3V 时，逆变器处于正常工作状态；而 DIM 电压由主板提供，其变化范围在 0～ 5V 之间，将不同的 DIM 值反馈给 PWM 控制器反馈端，逆变器向负载提供的电流也将不同， DIM 值越小，逆变器输出的电流就越大。电压启动回路 ENB 为高电平时，输出高压去点亮 Panel 的背光灯灯管。PWM 控制器有以下几个功能组成内部参考电压、误差放大器、振荡器和 PWM 、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。直流变换由 MOS 开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动 MOS 管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压。LC 振荡及输出回路保证灯管启动需要的 1600V 电压，并在灯管启动以后将电压降至 800V 。输出电压反馈当负载工作时，反馈采样电压，起到稳定 I 逆变器电压输出的作用。逆变器的分类逆变器主要分两类，一类是正弦波逆变器，另一类是方波逆变器。正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电网中的电磁污染。方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时，其负载能力差，仅为额定负载的 40 － 60 ％，不能带感性负载（详细解释见下条）。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。针对上述缺点，近年来出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。总括来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。方波逆变器的制作采用简易的多谐振荡器，其技术属于 50 年代的水平，将逐渐退出市场。逆变器根据发电源的不同，分为煤电逆变器，太阳能逆变器，风能逆变器，核能逆变器。根据用途不同，分为独立控制逆变器，并网逆变器。目前国内市场逆变器的效率问题。，逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力，因此，它的输入功率要大于它的输出功率。逆变器的效率即是逆变器输出功率与输入功率之比。如一台逆变器输入了 100 瓦的直流电，输出了 90 瓦的交流电，那么，它的效率就是 90％。目前世界上太阳能逆变器，欧美效率较高，欧洲标准是 97.2[] ，但价格较为昂贵，国内市场只有江苏艾索新能源股份有限公司销售部李先生最近接受采访时候自称旗下的 TL 系列太阳能光伏逆变器单项机最大效率可达到 97.6[] ，国内其他的逆变器效率都在 90[]以下，但价格比进口要便宜很多 . 除了效率以为，选择逆变器的波形也非常重要。微逆变器的日常用途1. 汽车上的逆变器所获得的 220V 电，是 220V 50HZ ，高档点的是正弦波的，便宜的一般是方波的。正弦波的那种和接插座上用的电，是一样的，而方波的其实也可以用，只不过如果用风扇等有电机的设备，会有一些噪音，之所以用方波，就是因为这种调制方式成本比较低。一般，车载的这个逆变器，功率最大不过 500 瓦，空调一般都 700 多瓦，而且了，你真的那么想把家用空调装车上汽车里的空调，包括那些大客车，都是让引擎直接驱动压缩机的，不是用电的，如果中间多一个电的转换过程，损耗就更大了。而且也不好装，还不如用汽车空调。2. 接笔记本，电视，碟机之类的东西，只要在他的额定功率下使用，都没问题但是需要注意他是接在汽车蓄电池上的，虽然他一般都是 11V 就自动保护断电，避免电压过低导致车无法启动，但是还是不适宜在引擎不运转的情况下用，，所以如果用负载比较大，还是建议启动引擎。如果是给手机充电道没什么问题。3. 电动车上，有一个叫 DC-DC 的模块，他也叫直流转换器，这个模块输入 48V ，输出 12V ，那么你只要购买一个 12V 输入的车载逆变器就可以使用。当然若你能买到 48V输入的逆变器更好，但估计很难买到而且，这个模块一般只能提供 5A 电流，最多不过 10A ，而且车灯什么的也要用，所以很容易过载，建议，如果可以，多买一个直流转换器，这个转换器专门给你那逆变器供电，然后如果直流转换器只能提供 5A ，那么逆变器输入就应当小于 5A ，否则可能会损坏那模块，当然有一些直流转换器电流是很大的，如果修车的地方没有，可以到一些电器店或叫他们修理的给你进一个大电流的，或者多个直流转换器并联也可以，总之，不要让他过载就可以。4. 在目前的城市轨道车辆上有一种 vvvf 牵引逆变器，用于变频变压，在列车牵引时将高压（一般为 dc750V 或 DC1500V ）变为频率和电压可调的三相电供给牵引电动动机使用，在制动时可以把列车惯性带动牵引电机旋转发出的三相电能转换为直流电反馈回电网或通过能量消耗模块消耗掉。微逆变器微逆变器技术提出将逆变器直接与单个光伏组件集成，为每个光伏组件单独配备一个具备交直流转换功能和最大功率点跟踪功能的逆变器模块，将光伏组件发出的电能直接转换成交流电能供交流负载使用或传输到电网。在传统的 PV 系统中，每一路组串型逆变器的直流输入端，会由多块光伏电池板串联接入（即多对单接入）。当多块串联的电池板中，若有一块不能良好工作，则这一串都会受到影响。即使逆变器多路输入使用同一个 MPPT 提高转换效率功能），那么各路输入也都会受到影响（该逆变器被修好或更换前，所有面板产生的能量都浪费掉了），大幅降低发电效率。在实际应用中，云彩，树木，烟囱，动物，灰尘，冰雪等各种遮挡因素都会引起上述因素，情况非常普遍。而采用微逆变器技术时，当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。在实际应用中，若组串型逆变器出现故障，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器故障造成的影响相当之小。微型逆变器的关键技术最大功率点跟踪（ MPPT）以及 MPPT 算法智能调节太阳能发电板的工作电压，使太阳能板始终工作在 V-A 特性曲线的最大功率点，从而提高了对太阳能板发电功率的利用率。MPPT 算法主要有三种扰动观察法、电导增量法和恒定电压法。扰动观察法 PO 最为常见。该算法以特定方向对工作电压进行微扰，然后对 dP/dV 进行采样。如果 dP/dV 为正，则算法知道其朝 MPP 方向调节了电压。然后，继续以该方向调节电压，直到 dP/dV 为负。电导增量 INC 法使用 PV 阵列的增量电导 dI/dV 来计算 dP/dV 的符号。相比 PO ， INC 快速追踪变化的光照条件更加准确。然而，与 PO 相同，它会产生振荡，并会在快速变化的空气条件影响下变得混乱不清。另一个缺点是，其高复杂性增加了计算时间，并降低了采样频率。第三种方法是恒定电压法，其利用这样一个事实一般而言， VMPP/VOC 的比约等于 0.76 。这种方法所出现的问题在于它要求立刻设置 PV 阵列电流为0 来测量阵列的开路电压。这样，阵列的工作电压便被设置为这一测量值的76 。但是，在这期间，阵列被断开，浪费掉了有效能源。同时还发现， 76 开电路电压是一个非常接近值的同时，它却并非总是与 MPP 一致。由于没有一个能够成功地满足所有常用情景要求的 MPPT 算法，因此许多设计人员都会走一些弯路，它们对系统进行环境条件评估然后选择最佳的算法。实际上，有许多 MPPT 算法可以用，并且太阳能板厂商提供其自己的算法也很常见。对于一些廉价的控制器来说，执行 MPPT 算法会是一项难以完成的任务。因为，除 MCU 的正常控制功能以外，算法还要求这些控制器拥有高性能的计算能力。先进的 32 位实时微控制器（例如 TI C2000 平台中的一些微控制器）就适用于众多太阳能应用。微逆变器的市场分析虽然微型逆变器在全球逆变器市场仍然只占有小份额。微型逆变器和分布式最大功率点跟踪（ MPPT）解决方案作为光伏逆变器市场的新兴领域，预计将会大幅增长， 2010 年到 2015 年的年均复合增长率可达 77％。供货量便有望超过现有逆变器。美国 iSuppli 预测，原有逆变器的供货量 2012 年为 130万～ 140 万台，而微型逆变器和微型转换器的合计供货量 2012 年将达到约 800万台。目前美国已有风险企业等多家企业对微型逆变器和微型转换器展开开发。IR 的 AlbertoGuerra 预测，在未来几年中，太阳能工程的市场每年的增长率将达到 20到 30。相应地，太阳能逆变器的价格也会随之下降。由于逆变器的成本占整体太阳能系统成本的 15到 20，因为存在更大的市场需求而得到价格支持。中国政府安排预算 12.7 亿元，逆变器补贴国内光电建筑应用示范项目共111 个，总规模为 91 兆瓦，示范工程分布在中国的 30 个省、市、自治区，重点向产业基础好、阳光资源丰富的江苏、浙江、内蒙、河南等省倾斜，重点引导光电建筑一体化发展，逆变器重点扶持技术先进的光伏产品推广应用。为鼓励可再生能源的发展 , 中国政府今年 3 月份启动了关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见、太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法（简称“屋顶计划”） , 对建筑用太阳能产品实施补贴太阳能屋顶计划。继“屋顶计划”出台 4 个月后，中国财政部、科技部、国家能源局联合印发了关于实施金太阳示范工程的通知，计划在 2-3 年内，政府补助不低于 500 兆瓦的光伏发电示范项目，加快中国国内光伏发电的产业化和规模化发展。与此同时的各地政府也纷纷出台政策刺激光伏电站的发展，杭州市提出“阳光屋顶”计划，广州，南昌，无锡，保定，上海纷纷提出了本地的光伏电站发展规划，中国光伏最发达的江苏省率先出台了太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法，其中规定，通过 3 年努力，力争在全省建成光伏并网发电装机容量 400 兆瓦。微型逆变器的发展历程在大规模部署的太阳能并网发电厂中，光伏电池板的数量很大，为此，TI 公司提出了“微型逆变器”的概念，它既能够在较宽的范围内扫描各个独立的太阳能电池板的峰值功率点，避免把局部峰值作为 MPP点，同时，又能够提高最大功率点输出跟踪的效率。TI 提出的这种系统的架构对于 DC/DC转换器、 DC/AC转换器以及控制器、通信接口的需求也非常大。在过去的几年里，美国国家半导体实验室的研究人员一直在积极研究太阳能发电系统的效率问题。一个解决方案就是所谓的“微型逆变器”。可是，影响光伏系统的关键因素是可靠性、成本和效率。微型逆变器并不能全面地平衡这几个关键因素。过去，太阳能电池板被定为无源电子组件，主要原因是太阳能电池板没有包含任何具备智能及可靠的有源电子组件。但这种情况现在已经发生变化。此外，当考虑到成本和效率因素时，更没必要为每块电池板都加装电网接口。实际上，现行光伏系统迫切需要优化功能。而这个功能可通过若干个可靠及精密的集成电路来实现。凭借 50 年的集成电路开发和销售经验，美国国家半导体将微型优化器的专业知识带到太阳能领域。2009 年，美国国家半导体公司宣布推出太阳能产业有史以来首款光电板专用的 SolarMagic 芯片组。这宣告了“智能型太阳能发电系统”全新时代的来临。普通的太阳能光伏系统架构都极易受到实际操作环境的影响。例如只要几块电池板有阴影或树叶遮蔽，整个系统的发电量便会大幅地下跌。具体来说，只要有 10的电池板面积被遮盖，系统的总发电量便会下跌 50。而且随着时间的推移，被遮蔽的电池板面积会越来越大，太阳能系统的效率会受到严重的影响。采用 SolarMagic 技术则可将挽回 57的发电损失。从发电系统的角度来看，光伏并网在技术上的重点在于以下两个方面。一是从光伏系统的角度来看，光伏行业面临的最大挑战之一是太阳能面板的阴影问题。二是从功率器件的角度来看，由于主要的光伏系统厂商拥有各自的光伏逆变应用专利拓扑，半导体供应商必须开发专用的产品。例如，由于需要提高输入电压以获得更高的效率，所以必须使用 650V 或以上MOSFET/IGBT。此外也需要使用 SiCSBD作为成套解决方案。另外，要扩大 10kW以上市场份额，就必须使用 IGBT/SPM模块。对于 10kW以下并网光伏逆变器解决方案，飞兆半导体提供场截止（ FS）IGBT和 SupreMOSMOSFET器件，具备进入这一高性能市场所需的低 EOFF优势和高可靠性。对于微型逆变器，飞兆半导体拥有中等电压 MOSFET和 SupreMOS技术，可为这类应用提供卓越性能。除了功率半导体之外，对各模块的输出功率进行优化的控制 IC，以及传递各模块状况的通信 IC 的重要性也将日益提高。微控制器要运行 MPPT算法，以调节太阳能电池板的方向、输出的直流电压和电流，使之获得峰值功率输出，就需要采用微控制器以及传感器来跟踪太阳方位角以及高度角。