逆变器工作原理(宿舍usb逆变器)

光伏并网逆变器工作原理

太阳能电池阵列通过正弦波脉宽调制逆变器向电网传输电能，逆变器向电网馈入的电能由太阳能电池阵列的功率和当时当地的日照情况决定。除了DC-交流转换功能，逆变器还必须具有太阳能电池阵列的最大功率跟踪功能和各种保护功能。目前，电压源逆变器的技术已经日趋成熟，电压源逆变器的主电路如图1所示。

光伏并网系统的电路原理如图2所示。Vp是逆变器输出电压，Vu是电网电压，R是线路电阻，L是串联电抗器，Iz是反馈到电网的电流。

为了保证反馈功率因数为1，反馈电流的相位必须与电网电压的相位一致。以电网电压Vu为基准，Iz与Vu同相。内阻r两端的电压VR与电网电压一致，而电抗器两端的电压VL滞后于电压VR90，因此可以得到VP的相位和幅值：

其中是公共电网的角频率。

在实际电路中，Vu的相位、周期和幅度由电压传感器检测。由于r在实际系统中很难获得，反馈电流iz的相位必须通过电流负反馈来实现，反馈电流Iz的相角的参考相位是公共电网相位。用电流互感器随时检测Iz，保证Iz与电网电压相位一致，从而实现功率因数为1的反馈发电。

实用的光伏发电并网系统运行专用逆变器主电路功率管采用IGBT，容量为50A、600V，型号为2MBI50N-060。隔离驱动电路采用东芝公司生产的TLP250。逆变器的控制部分由微处理器完成。主控芯片采用INTEL公司最新推出的逆变或电机驱动专用16位微处理器87C196MC，该芯片除了具有16位运算指令外，还具有专用的脉宽调制(PWM)输出口，包括一个10位A/D转换器、一个事件处理阵列、两个16位定时器和一个三相波形发生器。三相波形发生器的每相均能输出两路死区时间可以设定的PWM信号。

微处理器主要完成电压相位实时检测、电流相位反馈控制、太阳能电池阵最大功率跟踪和实时正弦波脉宽调制信号产生，其工作过程如下：公共电网的电压和相位通过霍尔电压传感器送到微处理器的A/D转换器，微处理器将反馈电流的相位与公共电网的电压相位进行比较，其误差信号经PID调节后送到PWM脉宽调制器，从而完成功率因数为1的电能反馈过程。微处理器完成的另一个主要任务是实现太阳能电池阵列的最大功率输出。太阳能电池阵列的输出电压和电流分别由电压和电流传感器检测并相乘，得到太阳能电池阵列的输出功率，然后调整PWM输出占空比。占空比的调整本质上是调整反馈电压，从而达到最大功率优化。

从图2可以看出，当Vp的幅值发生变化时，反馈电流与电网电压之间的相角也会发生一定程度的变化。由于已经实现了电流相位的反馈控制，自然实现了相位和幅度的解耦控制，使得微处理器的处理过程更加简单。此外，光伏发电并网运行还必须考虑停电时公共电网的工况。在传统的并网光伏发电系统中，当公共电网切断时，逆变器停止工作。

其工作原理如下：当公共电网切断时，电网侧相当于短路状态，并网运行的逆变器会因过载而自动保护。当微处理器检测到过载时，不仅会阻断SPWM信号，还会断开与电网相连的断路器。此时，如果太阳能电池阵列有能量输出，逆变器将在单独的运行状态下运行。单独运行时，控制比较简单，就是交流电压的负反馈状态。微处理器 如果负载过大或日照条件差，逆变器无法输出足够的功率，太阳能电池阵列端电压会下降，从而降低输出交流电压，进入低压保护状态。电网恢复供电后，会自动切换到反馈状态。