均衡發(fā)展—選擇中功率組串式逆變器的必備知識

　　光伏逆變器競爭激烈，百花齊放，百家爭鳴，各個廠家都在費盡心機，讓自己的產(chǎn)品與眾不同，有的廠家以控制成本為主，價格上做到極低，有的廠家以控制功率密度為主，把尺寸做到極小，有的廠家著重提升效率，有的廠家喜歡新型器件，有的廠家追求自然冷卻，把無風扇進行到底。

　　光伏逆變器涉及電力電子，智能控制，機械結(jié)構(gòu)，電能質(zhì)量等多個學科，是一個系統(tǒng)工程，逆變器的體積、重量、效率、噪聲、電壓范圍、溫度等每一個參數(shù)指標都很重要，如果單純片面去追求某一兩個技術(shù)指標的完美，會犧牲逆變器的其它性能，造成綜合性能變差。

　　中庸思想貫穿中華五千年的文明史，其核心就是凡事不可太過，日中則移，月滿則虧，器滿則傾，水滿則溢，物極必反。中庸之道不是說不追求完美，而是在均衡的基礎(chǔ)上再追求完美，電子技術(shù)發(fā)展是日新月異，新技術(shù)成為市場上銷售的新亮點，但并不是所有的新技術(shù)都完美無缺的，并不是所有的老技術(shù)都是過時的，新技術(shù)與舊技術(shù)也沒有絕對的界限。以適度超前為原則，均衡發(fā)展為目標，從實際出發(fā)，采取新老技術(shù)相結(jié)合的方式，從用戶的角度出發(fā)，在生命周期內(nèi)實現(xiàn)收益最大化，才是逆變器設(shè)計選型中庸之道。

　　50/60KW功率等級的逆變器，是國內(nèi)大型屋頂，山丘，地面等光伏電站用得最多的逆變器，國內(nèi)各個廠家設(shè)計的側(cè)重點不一樣，路線風格也是多種多樣。

　　一、散熱方案與體積重量的選取

　　組串式逆變器散熱方式主要有自然冷卻和強制冷風兩種，針對50KW功率等級的組串式逆變器散熱能力對比實驗發(fā)現(xiàn)兩種散熱方式的不同之處：

　　1.自然冷卻：散熱效果差，高溫環(huán)境下出現(xiàn)降額運行，導致發(fā)電量損失，影響投資方收益。

　　2.強制冷風：散熱效果優(yōu)，有利于延長逆變器的使用壽命，并保障高效工作。

　　強制冷風采用的風扇又分為高速風扇和中速風扇兩種：

　　（1）高速風扇：

　　優(yōu)點：減少散熱器的體積和重量

　　缺點：增加噪聲，風扇使用壽命較短

　　（2）中速風扇：

　　優(yōu)點：風扇的使用壽命長

　　缺點：散熱器較大

　　目前市面上國內(nèi)逆變器廠家有以下方案：

　　A、大面積自然散熱。采用分立器件，把熱源分散，散熱器體積很大、很重，逆變器尺寸做得很大，60KW逆變器重量可以達到約70kg。

　　這種方案的缺點是成本高，安裝和維護不方便，如果是安裝在屋頂，搬運是一件很困難的事。

　　B、自然散熱。同時又為了縮小體積，采用了降額設(shè)計，實際最大輸出功率比型號宣稱功率小。這種方案一般在逆變器周圍環(huán)境溫度達到50度以上時逆變器就會開始降低輸出功率。

　　這種方案的缺點：一是組件配板少，二是在夏天中午發(fā)電高峰期間，逆變器安裝在室外，周圍環(huán)境溫度很容易超過50度，降額輸出會造成發(fā)電量的損失，嚴重影響客戶的收益。

　　

　　C、強制高速風冷。為了做到全球體積最小重量最輕的逆變器，采用業(yè)界最高速的散熱風扇。這種方案在安裝運維方面的好處比較明顯，但同時缺點也明顯：

　　1. 風扇運轉(zhuǎn)聲音特別大，特別尖銳；

　　2. 風扇的壽命很難保證，高速風扇的選型很考究，一般的風扇規(guī)格都會定義多少度環(huán)境溫度下可工作多少小時，需要選擇一款高性能的風扇確保在各種嚴苛的環(huán)境下長期工作；

　　3. 為了散熱方面的要求，受輸出電流的限制，輸出電壓設(shè)計偏高，元器件的耐壓選型如果裕量不足，會使得元器件會經(jīng)常工作在超負荷的狀態(tài)，影響元器件壽命。

　　D、智能風冷。采用中速的散熱調(diào)速風扇，低功率工作時自然散熱，高功率時強制風冷，這個方案兼顧自然散熱聲音小和強制風冷體積小的優(yōu)點，又克服了自然散熱體積大重量重和強制高速風冷噪聲大的缺點，是目前最合適的方案。

　　二、MPPT路數(shù)與發(fā)電量及效率

　　現(xiàn)在很多招標文件中明確要求MPPT至少要x路。那實際上是否MPPT路數(shù)越多越好呢？這需要從實際條件來辯證的看待這個問題。

　　如果組件不一致、組件安裝角度或者朝向不一樣，從解決失配問題的角度來說，MPPT數(shù)量越多越有利。但組件不一致這個問題的根本解決辦法是選擇優(yōu)質(zhì)的組件，而不是多增加一路MPPT。組件的安裝角度和朝向是依應用場景而決定的。

　　另外一面從穩(wěn)定性和效率上來說， MPPT數(shù)量越多，系統(tǒng)成本越高；且固定額定功率下每一路MPPT電流越小，最大功率追蹤的穩(wěn)定性越差，損耗越多，發(fā)電量越差。那么如何理解固定額定輸出功率條件下，MPPT路數(shù)越多，損耗越大呢？

　　A. 功能損耗：MPPT算法很多，有干擾觀察法、增量電導法、電導增量法等等，不管是哪一種算法，都是通過持續(xù)不斷改變直流電壓，去判斷陽光的強度變化，因此都會存在誤差，比如說當電壓實際正處于最佳工作點時，逆變器還是會嘗試改變電壓，使得實際工作在非最大功率點，多一路MPPT，就會多一些損耗。

　　B. 測量損耗：MPPT工作時，逆變器需要測量電流和電壓。一般來說，電流越大，抗干擾能力就越大，誤差就越少，2路MPPT比4路MPPT電流大1倍，誤差就少一倍。如某公司50KW的逆變器，使用開環(huán)直流電流傳感器HLSR20-P，電流為20A，誤差為1%，當輸入電流小于0.5A時，誤差就經(jīng)常發(fā)生，當輸入電流小于0.2A時，就基本上不能工作了。

　　C. 電路損耗：MPPT主電路有一個電感和一個開關(guān)管，在運行時也會產(chǎn)生損耗。一般來說，電流越大，電感量可以做得更小，損耗就越少。

　　下圖是在兩個不同的地方，選擇不同MPPT數(shù)量的逆變器實際發(fā)電量的示意圖，由圖可以看出，在平地無遮擋光照好的地區(qū)，兩種逆變器發(fā)電量相差不多，在山地或者屋頂有遮擋光照條件一般的地區(qū)，雙級多路MPPT的逆變器發(fā)電量高。