无变压器光伏逆变器的优点、选择要素及其光伏系统设计要点

无变压器光伏逆变器的优点、选择要素及其光伏系统设计要点一览

本文简述了传统光伏发电系统逆变器缺点及无变压器光伏逆变器的优点，探讨了在选择并网光伏发电系统无变压器逆变器时应该考虑的无变压器光伏逆变器在正常运行状态下的漏电电流、太阳能电池组件中的故障电流、进入交流电网的直流分量等要素。 光伏发电系统逆变器

传统光伏逆变器的每一个都必须与一个单独的或定制的隔离变压器相匹配，不论变压器与逆变器是否集成，情况都是如此。因为隔离变压器的效率通常只有98%～99%，它们最多可以让效能下降2%。 由于体积庞大而且沉重，传统逆变器会限制光伏逆变器系统的设计。采用2个500kW逆变器的系统设计需要在地面上安装逆变器，因为这种逆变器的尺寸和重量较大。即使隔离变压器可以与逆变器相互分离，由于较低的电压与较高的电流这种安装所导致昂贵的导线成本，每一个逆变器所需要较低的输出电压和多绕组也会限制相互分离的距离。

整合逆变器时的稳定性问题也是需要关注的，传统逆变器设计通常采用无阻尼大三角形滤波器，当很多设备并行放置或逆变器需要长传输线时，滤波器可能会导致系统运行的不稳定。而且，如果逆变器被并行放置在同一个柜子里，每一个500kW逆变器由4个较小的125kW单元驱动，那么这种系统就容易受到电气干扰，而且会为整个光伏系统带来多个故障点。

相比之下，真正的无变压器逆变器直接固定在建筑物的入口处，甚至是固定在一个尺寸足够大的配电安装板上。由于没有隔离变压器，从光伏模块电源获得的额外的1%～2%能源效率直接进入负载，在功率为500kW的时，这意味着多提供了5kW的输出。此外，直接转变成可用的电压，而不是较低的单极逆变器交流电压，而交流电电流降低一半以上，从而降低了交流电一端的电线成本。

如果没有一个变压器，逆变器的尺寸更小，重量更轻，为电力集成商在安装和整体系统设计方面提供了更大的自由度。由于重量的限制和必须的加固措施，若在五层楼的建筑物屋顶安装一个传统的逆变器的成本会很高，但若采用无变压器逆变器安装在商业建筑的屋顶上(而不是安装在地下室)，使其直接与五楼的安装板连接。这样的设计不仅可以简化直流电布线，而且还能缩短交流电电线的长度并降低相关成本。

多个逆变器可以在不用变压器的情况下并联，而电源则可以直接使用，以便实现稳定的表现。无变压器逆变器技术采用电源优化器(LineReactor)和较小的三角形滤波电容。这些较小的三角形滤波电容器也通过一种串联电阻器进行缓冲，从而提高控制系统的稳定性，并且减少并联逆变器之间的相互作用。带有一种单一引擎设计的500kW逆变器也能减少零部件数量，从而提高整个系统的可靠性。 无变压器光伏逆变器优点

先进的无变压器光伏逆变器技术，以便降低系统的复杂性并最大限

度地提高电力传输。确实有必要仔细看看无变压器光伏逆变器技术是如何通过影响系统设计、效率和系统平衡(BoS)成本来帮助改变竞争格局的。

采用可分离的两极+600和-600VDC电池组数组实现直接转换这项新技术，无需在低压三相电网上配备变压器。这种配置不仅提高了发电效率，而且不需要传统上所要求使用的逆变器变压器，降低了相关的系统平衡(BoS)成本，还避免了与单极配置有关的不必要的线路衰减。

采用了无变压器光伏逆变器技术的太阳能光伏系统在发电时，光伏模块和负载之间不需要任何变压器。可将电力从逆变器直接转换并传输到所附负载中。这要归功于采用双极±600VDC数组配置。无变压器光伏逆变器具有以下优点：

1)更高的效率，由于没有隔离变压器，从光伏模块电源获得的额外的1%到2%能源效率直接进入负载，在功率为500千瓦的时候，这意味着最低免费额外提供了5千瓦的输出。

2)缩小设备和导线规模及数量，直接转变成可用的电压，而不是较低的单极逆变器交流电压，而交流电电流降低一半以上，从而降低了交流电一端的电线成本。

3)降低材料和安装施工成本，没有一个变压器，逆变器的尺寸更小，重量更轻。无变压器光伏逆变器可安装在商业建筑的屋顶上(而不是安装在地下室)，使其直接与五楼的安装板连接。这样的设计不仅可以免除昂贵的高达五层楼的直流电布线，而且还能缩短交流电电线的

长度并降低相关成本。

4)无变压器光伏逆变器技术采用大得多的电源优化器(LineReactor)和较小的三角形滤波电容。这些较小的三角形滤波电容器也通过一种串联电阻器进行缓冲，从而提高控制系统的稳定性，并且减少并联逆变器之间的相互作用。带有一种单一引擎设计的500千瓦逆变器也能减少零部件数量，从而提高整个系统的可靠性。 传统逆变器还通过公用线路自干扰(如各种VAR发电)来检测孤岛情况。当与许多逆变器并联时，这种干扰就会在所有逆变器之间产生VAR拍差频率，所产生的假脱扣将使电场关闭。多个传统逆变器及它们的大型三角电容器也会产生不稳定性并吸收大量谐波电流。 这些问题都可以通过无变压器光伏逆变器技术来避免。无变压器光伏逆变器可以被并联到一个中压变压器的单独绕组上。每组逆变器仅需要一个独立、标准的1000、1500、2000或2500kVAR规格的中压变压器。这就为站点配置提供了众多可能性。由于其电流低于传统逆变器的电流，因此安置逆变器和变压器的方式还有更多灵活选择。 无变压器逆变器的尺寸约为传统逆变器的一半，可直接转换成更高的电压，这就减少了所需占地面积、运输和起重设备成本(加上递增的设备垫板或公用机箱建造成本)以及连接绕组的大小和数量。此外，一个连接到无变压器光伏逆变器的标准配电板可以在无需单独变压器的情况下向追踪器供电。由于变压器减少，系统中的电抗组件随之减少，从而实现最稳定的运行状态。此外，每个逆变器均通过以太网进行自动和独立寻址，从而消除了一切干扰问题。

此外，完全被动的反孤岛技术(anti-islandingtechnique)不会干扰带VAR偏差的公用电压，也不会在路线上设置其它瞬态，因此能够实现高效、顺畅、稳定的电源，这一起都为了相对削减安装成本。 无变压器光伏逆变器选择要素

无变压器型逆变器相对体积较小、重量较轻、价格也比较便宜，在很多方面都比变压器型逆变器更具优势。虽然光伏发电系统的运行和安全性都不需要采用电气隔离措施，在选择并网光伏发电系统中的无变压器逆变器时应该考虑的无变压器光伏逆变器在正常运行状态下的漏电电流、太阳能电池组件中的故障电流、进入交流电网的直流分量等要素

1)正常运行状态下的漏电电流

将来自太阳能电池组件的电压采用高频率(20kHz)转换过程中，高频电压应等同于电网电压峰值;这些电压在逆变器内部被认为是干扰，滤波器可以阻断这些干扰，防止其进入电网。但在理论上，阻止来自发电侧的直流分量进入交流电网是不可能绝对实现的。这样，根据所采用逆变器结构的不同，在交流输出中也将存在不同的对地直流电压分量。如果太阳能电池组件或其接线端对地存在交流电压，将产生“漏电电流”，通过寄生电容流向太阳能电池组件接地点。 SunnyBoy2100TL和SunnyBoy5000TLHC两种逆变器的运行会在其电子部分产生与时间相关的电势，它们的太阳能电池组件对地电压也不相同。SunnyBoy2100TL采用H型桥结构，加在太阳能电池组件上的电压为电网电压有效值的一半。