16．光伏发电系统中逆变电源的原理与实现
一、前言
目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄
电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微
波站供电系统（如图１所示）均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载
直流电压的不同（如１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ、等），很维实现系统的标准化和兼容性，
特别是民用电力 ，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市
场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用成熟，今后交流光伏发电系统必
将成为光伏发电的主流。
二、光伏发电系统对逆变电源的要求
采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变电源
四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变电源是关键部件。光伏发电系统
对逆变电源要求较高：
（１）要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电
池，提高系统效率，必须设法提高逆变电源的效率。
（２）要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无
人值守和维护，这就要求逆变电源具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变
电源具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热，过载保护
等。
（３）要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而
变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有钳位作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容
量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大， 如１２Ｖ蓄电
池，其端电压可在１０Ｖ～１６Ｖ之间变化，这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电
压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。
（４）在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是
由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将
产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高
的外，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免铎公共电网的电力污染，也要求
逆变电源输出正弦波电流。
三、逆变电源的原理与电路结构
逆变电源将直流电转化为交流，其电路原理如图３所示、功率晶体管Ｔ１、Ｔ３和Ｔ２、
Ｔ４交替开通得到交流电力，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流
电压和频率。对大容量的逆变电源，由人直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器
升压即能达到２２０Ｖ，在中、小容量的逆变电源中，由于直流电压较低，如１２Ｖ、２
４Ｖ，就必须设计升压电路。
中、小容量逆变电源一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种其
主电路分别如图 3、图４和 图５所示，图４所示的推挽电路，将升压变压器的中性抽头
接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱
动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电
路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。
