输入电压参数究竟藏着什么秘密?

作者:物理

  在光伏并网逆变器中,有很多输入电压技术参数:最大直流输入电压、MPPT工作电压范围、满载电压范围、启动电压、额定输入电压等等,这些参数各有侧重点,都有用处。

  最大直流输入电压是限制组串的最高开路电压的,要求在极限最低温度时,组串的最高开路电压不能超过最大直流输入电压,如组件的开路电压是38V,温度系数是-0.3%/℃,在零下25℃时,开路电压为43.7V,则一路组串最多是25个。25*43.7=1092.5V。

  MPPT工作电压范围,是逆变器为了适应组件电压不断变化而设计出来的。组件的电压,是根据光照和温度的变化而变化的,而组件串联的数量,也要根据项目的具体情况来设计,所以逆变器设定了一个工作范围,只要在这个范围内,逆变器都可以正常工作,电压范围越宽,说明逆变器的适用性越宽。

  满载电压范围是逆变器在这个电压范围内可以输出额定功率,这是逆变器除了接光伏组件之外,还有一些别的应用,逆变器有一个最大输入电流,如40kW为76A,只有当输入电压超过550V时,输出才有可能达到40kW,当输入电压超过800V时,损耗产生的热量急剧增加,导致逆变器要降额输出。所以组串电压要尽量设计在满载电压范围的中间。

  启动电压,逆变器启动前,组件没有工作,处于开路状态,电压会比较高,当逆变器启动后,组件处于工作状态,电压会降低,为防止逆变器会次重复启动,因此逆变器的启动电压要比最低工作电压高一些。逆变器启动后,并不代表逆变器马上就会有功率输出,逆变器的控制部分,CPU和屏幕等器件先工作,首先就逆变器自检,再检测组件和电网,完全没有问题后,等光伏功率超过逆变器的待机功率,逆变器才会有输出。

  最大直流输入电压比MPPT工作最大电压要高一些,启动电压比MPPT工作最低电压要高一些,这是因为最大直流输入电压和启动电压两个参数,对应组件的开路状态,而组件的开路电压一般要比工作电压高20%左右。

  要记住这么逆变器多参数是比较困难的,在光伏系统设计中,实际上只要记住“额定输入电压”这一个参数,就可以一劳永逸,自动满足其它技术参数,秘密则在下图:

  这个图有3条线种输入电压时逆变器的效率,大家可以看到,不同的电压,效率不一样,其中蓝色线V的效率最高,红色线V效率最低。这就传达了这样一个信息,如果把组串的电压设计在额定电压左右,逆变器效率会很高,发电量也就高。

  为什么会这样,要从逆变器的原理说起,组串式逆变器前级DC-DC-BOOST电路,需要把直流电压升压并稳定到一定值(这个叫直流母线电压),才能转为交流电,230V输出,直流母线V输出,直流母线V输出,直流母线V输出,直流母线V左右。但组件串联电压一般没有这么高,需要电路去调节,逆变器一般采用PWM方式去调整,有一个术语叫占空比,等于组件串联电压/直流母线电压,占空比和效率有很大关系,占空比越大,电压差越小,效率就越高。

  掌握了这个秘密,组件配逆变器就不需要计算复杂的公式了,尽量把组串电压配在逆变器的额定工作电压左右,效率最高,而且在极限低温时不会超过最高电压,工作时也会在满载MPPT电压范围内,绝对简单实用。以60片280W多晶组件为例,单相220V逆变器,输入额定电压为360V,配11和12块组件最佳,三相400V输出逆变器,输入额定电压为600V,配20和21块组件最佳,三相480V输出逆变器,输入额定电压为700V,配23和24块组件最佳。如果达不到这个条件的,可以尽量靠近这个电压。

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