光伏三相逆變器系列（一）：光伏行業(yè)及三相逆變器特點淺析

作者：時間：2023-10-20 來源：Arrow

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光伏發(fā)電是指利用光伏組件的光生伏特效應，直接將太陽能轉化為電能的一種發(fā)電形式。太陽能光伏產業(yè)發(fā)展的原動力是以石油，煤，天然氣為代表的傳統(tǒng)能源日益枯竭。光伏發(fā)電產品主要用于農村電氣化、通信和工業(yè)、并網發(fā)電、太陽能路燈和儲能產品。由于氣候保護和可持續(xù)發(fā)展等諸多方向的影響，全球對可再生能源的需求在不斷增加，這為光伏市場提供了良好的機遇。然而，光伏市場也面臨著一些挑戰(zhàn)，比如價格下跌導致的利潤率下降，及產業(yè)鏈上下游的激烈競爭等問題。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202310/451826.htm

光伏未來發(fā)展趨勢

① 光伏發(fā)展規(guī)劃

“十四五”期間，國家發(fā)改委、國家能源局、財政部等多部門相繼發(fā)布了《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》和《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，提出到2025 年，可再生能源年發(fā)電量達到 3.3萬億千瓦時左右?！笆奈濉逼陂g，可再生能源發(fā)電量增量在全社會用電量增量中的占比超過 50%，風電和太陽能發(fā)電量實現翻倍。

② 平價上網時代到來，技術創(chuàng)新推動成本加速下降

2021年6月7日，國家發(fā)改委發(fā)布的《關于2021年新能源上網電價政策有關事項的通知》（發(fā)改價格[2021]833 號）指出，自2021年起，對新備案集中式光伏電站、工商業(yè)分布式光伏項目，中央財政不再補貼，實行平價上網。2021年新建項目上網電價，按當地燃煤發(fā)電基準價執(zhí)行。太陽能光伏進入平價上網時代。

雖然光伏補貼“退坡”明顯，但對于已取得相應補貼標準的光伏電站，其補貼標準 20 年不變；同時，對于新建光伏電站，在上游產能擴張和技術革新的推動下，近年來光伏電站的建設成本呈現大幅下降趨勢，根據國際可再生能源署（IRENA）公布的數據顯示，2021 年投運的地面大型光伏發(fā)電項目的加權平均 LCOE 同比下降 13%，降至 0.048 美元/千瓦時，總裝機成本不斷下降，有助于實現平價上網下的持續(xù)盈利。光伏發(fā)電將成為具有成本競爭力、可靠且可持續(xù)的電力來源，在市場因素的驅動下邁入新的發(fā)展階段，開啟更大的市場空間。

三相逆變器的定義及特點

光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的核心是并網逆變器，是由直流轉為交流的關鍵。三相逆變器會影響效率，諧波，THD等關鍵性能參數，其控制系統(tǒng)的好壞直接影響整個光伏系統(tǒng)的性能。

圖1 直流電壓波形示意圖

圖2 輸出交流正弦示意圖

● 三相逆變就是由直流電壓轉換出的交流電壓為三相，即 AC-380V，三相電是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢組成。

● 三相逆變器的定義就是將直流電能轉換為交流電能的轉換器，其基本原理就是SPWM（正弦波脈寬調制），三相逆變電路由IGBT管子組成，要實現逆變，就得按一定規(guī)律觸發(fā)管子，而SPWM就是得到一定規(guī)律的觸發(fā)IGBT管子的脈沖的技術，通過SPWM調制得到的觸發(fā)脈沖，直接給IGBT的基極就可以了，實現了二者的互聯(lián)。逆變器的輸出是將直流電壓分割成若干個脈沖，這些脈沖的面積，正好等于正弦波的面積。通常情況下，一個周期內脈沖的個數乘以50即為調制頻率。

● 硬件架構為四個功率器件開關組成單相、三相橋式電路，橋式輸出至負載間串接低通濾波元件，控制回路具有兩個信號產生源，一個是固定幅值的三角波（調制波）發(fā)生器，一個為正弦波發(fā)生器，利用三角波對正弦波進行調制，就會得到占空比按照正弦規(guī)律變化的方波脈沖列，調制比不同，一個正弦周期脈沖列數等于調制波頻率除以基博頻率）。

● 三相逆變器根據每個橋臂的開關狀態(tài)分為2電平和3電平。

2L電平與3L電平的區(qū)別

如下是2L電平與3L電平電壓和電流波形圖：