逆变器是大多数光伏系统中必不可少的组件,可将直流 (DC) 光伏输出转换为交流 (AC) 输出,从而允许使用交流供电设备和电网(本地或公用事业)。在普通光伏系统的 BOS 组件中,逆变器的成本仍然占据相当大的一部分。一份报告显示,截至 2017 年,德国光伏屋顶系统的组件平均成本仅为 46%,而包括逆变器在内的 BOS 成本高达 54% [14]。从广义上讲,根据并入系统的类型,逆变器可分为:
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独立逆变器:通常出现在独立系统中,此类逆变器应隔离独立工作以从电池组提供本地交流电源,并且不需要与公用电网连接。在图 8.5的系统图中可以找到一个示例。
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并网逆变器:通常用于并网系统,这种类型的逆变器需要将光伏直流电转换并馈送到交流公用电网。因此,逆变器需要与市电进行电压、频率、相位的匹配,要求只有并网供电时才供电。在图 8.6的系统图中可以找到一个示例。
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混合逆变器:这是一种一体化逆变器,结合了独立和并网版本的功能。
除逆变器外,大多数光伏系统中都常见MPP 跟踪器,它对提高系统性能有很大帮助。而在 MPP 工作点,,光伏阵列能够提供最大输出Pmax,在实践中,实际的 PV 工作点可能会偏离 MPP,从而导致可变的和低于最佳的输出。如果光伏阵列直接连接到负载,则尤其如此:在这种情况下,最终工作点将是阵列和负载 I-V 曲线之间的交点,这将根据负载产生任意数量的功率状态和光伏运行条件。
为了接近 MPP 输出条件,必须精确控制 PV 所见的阻抗,这反过来又可以移动 I-V 交点,从而调整实时 PV 工作点。为此,可以在PV和负载之间插入一个DC-DC电压转换器:通过改变其占空比(从而改变电压转换比),可以调整从PV看到的等效阻抗,同时转换器输出跟随实际负载阻抗。然而,仅使用具有固定占空比的 DC-DC 转换器很难保证获得Pmax由于负载状态和 PV 运行条件不断变化。为了实现可靠的最大功率点跟踪 (MPPT),通过对 PV 功率进行采样作为输入来动态调整 DC-DC 转换器占空比的控制器基本上描述了功能性最大功率点跟踪器的概念。考虑到响应速度和精度,控制器可能会遵循几种不同的算法。根据连接方案,MPPT组件的放置在不同的系统类型中有所不同。在独立系统中,通常将 MPPT 作为电池组充电控制器的一部分,而在并网系统中,MPPT 通常并入并网逆变器中。