【学习目标】
1.知识目标
（1）了解光伏逆变器的功能和分类；
（2）理解光伏逆变器的原理；
（3）了解光伏逆变器的主要技术参数。
2.能力目标
（1）能陈述光伏逆变器的基本原理；
（2）能识读光伏控制器的参数并明白其含义。
【学习内容】
【微课视频】
【过关测试】
【梳理小结】
【拓展提升】
一、光伏逆变器的主要生产厂商：
光伏逆变器厂商之一——阳光电源SUNGROW
光伏逆变器行业领导者，提供新能源发电系统的开发建设和运营管理等服务，专注于太阳能/风能/储能等新能源电源设备的研发生产及销售服务的高新技术企业。产品先后成功应用于北京奥运鸟巢、上海世博会、西部大型光伏电站、国家“送电到乡”工程、南疆铁路、福建沿海风电场、陕西榆林风电场、江西都昌风电场等众多重大光伏和风力发电项目，光伏逆变器连续多年位居国内市场第一。产品陆续通过TUV、CE、Enel-GUIDA、AS4777、CEC、CSA、BDEW等多项国际权威的认证测试，已批量销往德国、意大利、法国、比利时、澳大利亚、美国、加拿大等多个国家。全球权威机构IMS的研究报告显示，2011年，阳光电源光伏逆变器出货量跻身全球前五。
光伏逆变器厂商之二——华为HUAWEI
始于1987年，以创新力科技著称，全球领先的信息与通信技术解决方案供应商，员工持股的民营科技公司，在电信运营商/企业/终端和云计算等领域构筑了端到端的解决方案优势。华为主张开放、合作、共赢，与上下游合作伙伴及友商合作创新、扩大产业价值，形成健康 良性的产业生态系统。华为加入300多个标准组织、产业联盟和开源社区，累计提案4.3万篇。我们面向云计算、 NFV/SDN、5G等新兴热点领域，与产业伙伴分工协作，推动行业持续良性发展。
光伏逆变器厂商之三——上能Sineng
光伏并网逆变、电能质量控制、储能双向变流等产品和解决方案服务商，专注于电力电子产品研发、制造与销售的高新技术企业。公司深耕电力电子电能变换和控制领域，为用户提供光伏并网逆变、光伏电站运维、光伏电站开发、电能质量控制、储能双向变流、新能源汽车充电等产品和解决方案。业务覆盖发电、供配电、用电全系统，是相关行业领先的设备制造商和解决方案提供者。目前，上能电气建立了领先的现代化工业园区，具备完整的规模化电力电子生产能力，光伏逆变器年产能行业领先。未来，上能将继续秉持“以市场为导向，以客户为中心”的经营宗旨，持续加大研发投入，积极参与国际竞争，努力将公司打造成为世界级电源企业。
光伏逆变器厂商之四——特变电工TBEA
电气-变压器十大品牌，始于1988年，行业标准起草单位，大型变压器产品研制基地，全球能源事业系统解决方案服务商。公司立足新疆，培育了以能源为基础，“输变电高端制造、新能源、新材料”一高两新（输变电高端装备制造业和煤电化多晶硅联合新能源循环经济产业链、煤电化电子铝箔新材料循环经济产业链）国家三大战略性新兴产业，现已发展成为世界输变电行业的排头兵企业，我国大型铝电子、多晶硅新材料研制出口基地，大型太阳能光伏系统集成商，国内拥有14个制造业工业园，海外建有两个基地。
光伏逆变器厂商之五——科士达KSTAR
成立于1993年，UPS不间断电源十大品牌，上市公司，致力于数据中心关键基础设施产品、太阳能光伏发电系统产品、电动汽车充电系统、储能产品的研发、制造及一体化解决方案应用的高新技术企业。致力于数据中心关键基础设施产品（UPS、精密空调、精密配电、蓄电池、网络服务器机柜、动力环境监控）、太阳能光伏发电系统产品（光伏逆变器、智能汇流箱、防逆流箱、直流配电柜、太阳能深循环蓄电池、监控）、电动汽车充电系统（直流充电产品、交流充电产品、监控）、储能产品的研发、制造及一体化解决方案应用，为包括中国在内的全球九十多个国家和地区提供优质产品及全方位服务，以创新动力不断引领行业发展。
光伏逆变器厂商之六——正泰电源ChintPower
正泰集团旗下，一站式电源系统解决方案服务商，致力于光伏逆变设备、储能变流设备及电能质量管理设备研发生产和销售的企业。正泰电源系统拥有1.5KW-2MW全系列光伏逆变器，最高效率高达99%，满足户用屋顶系统、商用屋顶系统和地面大型光伏电站系统等不同类型项目的需求。产品陆续通过VDE4105，VDE0126，CEI 0-21，RD1699，G59/G83，C10/11，UL，CSA和金太阳等多项国际权威的认证测试，拥有数五十多项核心专利技术。产品以已批量销往德国、意大利、荷兰、比利时、美国、加拿大、韩国、泰国、印度等数十个国家和地区，为多个国内外电站提供了逆变器及系统解决方案。
光伏逆变器厂商之七——易事特EAST
创立于1989年，智慧城市和智慧能源系统解决方案供应商，专注于智慧城市、大数据、智慧能源及轨道交通等新兴产业投资、建设与发展。二十多年的艰苦创业与睿智经营成就了易事特当今辉煌事业。继往开来，易事特将坚定秉承“国家、荣誉、诚信、创新”的核心价值观和“技术创新、自主品牌”发展理念，胸怀“百年东方，百年品牌”愿景，持续强化科技创新和自主品牌建设，紧密围绕战略性新兴产业，立足全球，放眼未来，力争在2025年前实现千亿营业额的宏伟目标，为全球智慧城市、新能源及轨道交通产业发展作出卓越贡献。
光伏逆变器厂商之八——兆伏爱索Zeversolar
成立于1981年，全球领先的逆变器生产商德国SMA集团旗下，专注于逆变器研发与制造的高新技术企业和软件企业。SMA逆变器应用技术在SMA中国得到引进，研发技术、生产工艺获得精细优化，质量管控引用德国标准，产品性能与质量飞速提升。整个公司的管理体系也获得了优化整合，整体运营效率与竞争力不断提升。这一切，都为SMA中国品牌国际化之路提供了强大支撑。目前，公司拥有1kW至60kW全系列光伏并网逆变器产品、2GW的产能；公司生产的逆变器产品已行销数十个国家和地区，把太阳能带给了全球用户。同时，通过国内外不断完善的售后服务体系，为客户带来了持续稳定的质量保障，以及更多的增值服务。
光伏逆变器厂商之九——固德威Goodwe
国内著名逆变器品牌，专注于太阳能光伏逆变器及其监控产品的研发、生产及销售的现代化企业，产品功率覆盖1.0kW到80kW全功率段。公司全系列产品通过了CGC、CQC、VDE0126-1-1、VDE-AR-N 4105、CEI0-21、CE、G83/2、G59/3、SAA、EN50438、MEA、PEA等认证、并通过澳洲CEC列名、Western Power列名，丹麦政府列名。固德威产品立足中国，并已大规模销往澳大利亚、德国、英国、法国、荷兰、比利时、丹麦、希腊、土耳其、印度、马来西亚、南非、墨西哥、巴西等七十多个国家，产品被广泛应用于住宅、商用屋顶系统以及光伏电站项目，其稳定的表现和优异的性能得到用户的普遍认可。
光伏逆变器厂商之十——古瑞瓦特Growatt
逆变器知名品牌，户用储能系统解决方案供应商，专注于太阳能逆变器/储能逆变器及其监控系统等新能源设备的研发/生产/销售和服务的高新技术企业。公司的产品系列丰富齐全，技术领先，可广泛应用于光伏发电的各种场景，包括家用光伏发电，工商业屋顶发电，大型地面电站等并网发电系统，以及无电，缺电，电网不稳定区域的光伏离网发电系统，微电网储能系统应用等。
二、孤岛效应的危害及检测方法
孤岛效应是指当电力公司的供电，因故障事故或停电维修而跳脱时，各个用户端的分布式发电系统未能即时检测出停电状态而将自身切离市电网路，而形成由分布式发电系统和周围的负载形成的一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛。分布式发电系统是相对于集中式发电系统来说，分布式发电系统靠近负荷侧，比如光伏发电系统、风力发电系统等。
1.孤岛效应的危害
一般来说，孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利的影响，包括以下几个方面：
①当电网需要停电维修时，维修人员不一定意识到分布式系统的存在，从而可能危及维修人员的安全；
②当孤岛效应发生时，电网不能控制供电孤岛的电压和频率，电压幅值和频率的漂移会对用电设备带来破坏；
③由于并网系统输出电压和电网电压之间产生相位差，所以当电网重新恢复供电时会产生浪涌电流，可能会引起再次跳闸或对分布式发电系统、负载和供电系统带来损坏。
2.孤岛效应的检测方法
随着风、光并网发电系统的发展，越来越多风、光发电系统同时向公共电网发电时，孤岛效应发生的几率也越来越大，因此采用有效的方法来防止孤岛效应的发生显得尤为重要。
孤岛效应的检测和防止一般是通过检测并网系统输出端电压的幅值和频率实现的。通常在电网配电开关断开时，如果分布式光伏并网系统输出的功率和电网需求功率之间不平衡时，会引起光伏系统输出电压的幅值或频率发生很大改变，这样通过电网电压的过（欠）压保护以及过（欠）频率保护来检测电网电压断电，从而防止孤岛效应。然而，当负载消耗的有功功率和无功功率与光伏系统提供的功率相差非常小时，并网系统附近市电电网的电压和频率变动量很小而不足以被检测到的时候，通过被动的方法检测孤岛效应就会变得很难。
（1）孤岛检测方法
在光伏并网系统中，一般可以通过检测输出端电压的幅值和频率来判断是否发生了孤岛效应。通常的检测方法可以分为主动式和被动式两种。主动式检测是指系统主动、定时地对电网施加一些干扰信号，然后通过检测电网的各项指标来判断是否发生了孤岛效应；被动检测是指主要通过监测电网的运行状态，如电压、频率等参数来判断电网是否停电。
1）被动式孤岛检测方法
光伏并网系统要求并网电流和电网电压的频率、相位相同，即系统的功率因数为 1。当电网停电时，系统输出端电压由并网电流和负载共同决定，并且输出电流和电压之间的相位由负载决定。因此，若不对电网主动施加干扰，则电网停电后的系统运行状态完全由负载决定。被动的检测方法通常有以下几种：
①检测输出电压的幅值和频率，光伏并网系统一般会有四种保护电路：过电压保护、低电压保护、过高频率保护以及过低频率保护。这四种保护电路是检测孤岛效应的最基本、最直接的手段。当并网系统的输出电压、输出频率超过正常的范围时，即可以断定电网故障或者发生停电，保护电路会将光伏并网系统与电网切离。光伏并网逆变器采用电流跟踪控制方式，不能稳定控制电压。当电网断电时，由于负载变化很大，电网电压将发生变化。光伏并网逆变器在并网状态下，电流与电压同相，功率因数接近于1，此时由电网向负载提供无功功率，而逆变器本身只提供有功功率。当电网断电时，逆变器也需要给负载提供无功功率，此时电流与电压相位之间会出现一定夹角，功率因数不再是1，逆变器输出的电流频率也可能发生改变。上述的频率和电压改变可以通过过压、欠压检测和过高频率、过低频率检测来判断是否发生电网停电。但是，当负载消耗的有功功率和无功功率与光伏系统提供的功率相平衡时，系统输出电压幅值和频率波动过小，控制系统将无法检测到孤岛效应。
②检测电压电流相位跳变，相位跳变检测法主要通过检测逆变器的输出电压与电流是否存在相位跳变来检测孤岛是否发生。
当光伏并网系统正常运行时，电压与电流都与电网相位相同，系统功率因数为 1，输出电流和电网电压的频率、相位完全一致。输出电压和电流的相位差为零。当电网停电时，负载的功率完全由光伏并网系统提供，电压和电流的相位完全由负载决定。
在电网断电前后，系统输出电压的相位有可能有一个跳变，如果相位差大于门限相位差，就认为发生了孤岛效应。瞬时的电压相位改变可以引起系统保护，这样可以防止孤岛效应的发生。如果负载为纯阻性时，由于不会出现相位差，系统就检测不到孤岛的发生。
③检测电压谐波，电压谐波检测法是检测逆变器的输出电压的谐波含量，并在谐波含量大于门限时关掉逆变器来防止孤岛的发生。由于并网电流的参考信号是电网电压，那么当电网断电时，并网逆变器的输出电流在电力变压器上产生失真的电压波形，含有很大的电压谐波，失真的电压波形又被采集回来作为逆变器输出电流的参考波形，从而造成逆变器的输出电压含有较大的谐波成分，这样通过连续的检测输出端电压，当谐波增大时能有效地检测出孤岛效应现象。
2）主动式孤岛检测方法
通过分析被动式孤岛检测方法可知，当光伏系统和负载在完全匹配时，被动检测的方法将会失去效果，不能快速有效地检测到孤岛效应的发生。基于这个原因，一些文献提出了主动的检测方法。这些主动的方法一般是通过控制逆变器输出或外加阻抗的方式主动扰动系统，当发生孤岛情况时，这种扰动将造成系统的波动，即便是在输出功率与负载功率平衡的情况下，也能通过扰动破坏功率平衡状态，导致系统的输出电压频率的明显变动，然后通过检测来判断是否发生了孤岛效应。
主动式孤岛检测方法有以下几种：
①输出电流扰动法
光伏并网系统工作时，正常情况下输出端的电压总是被嵌位在电网电压，由于电网容量非常大，因功率的变化所导致的电流幅值的扰动不会造成电网电压幅值的波动。当电网断电时，则输出端电压就由输出电流和负载决定。因此，定时地改变并网电流的大小，就能有效地通过检测输出端电压判断是否发生了孤岛效应。
②改变系统负载
与改变系统输出电流相类似，若在电网断电后改变负载（电阻、电感或者电容），则输出端电压同样会有改变，达到对电压、频率扰动的目的，从而能有效地检测孤岛效应。增加负载的电容将会导致系统频率的减小，增加负载的电感将会导致系统频率的增加。在使用这个方法时，负载的改变不宜过大，以免对系统造成过大影响而发生误动作。
③主动频率漂移法 ，此方法是通过改变电网电压采样信号的频率作为系统输出电流频率，对系统进行扰动。当电网断电时，电流和电压的相位差决定于负载。若系统增加一个小的扰动，周期地增加或者减小输出电流的频率，若电流到达过零点时电压未到过零点，则强制电流给定为零，直到电压过零时，电流才开始下一个半波，电网失压时，随着扰动量的增加，当频率超出电网允许范围时，通过对输出电压频率的检测，就可以检测到是否发生了孤岛效应，并能有效地防止。主动频率偏移法是一种较好的主动式检测方法，它对孤岛检出率高，又无须在系统中添加任何硬件，但其检测性能受算法参数的影响很大，因为AFD是通过对电网产生一定的扰动并观察其影响来判断孤岛的，如果参数设置较小，虽然对电网的扰动小，但孤岛状况有被漏检的可能；如果参数设置较大，孤岛检测出的可能性较大，但是又会恶化电能质量，甚至可能引起电压闪变和系统不稳定。
3.总结
目前，影响风、光并网最主要的原因之一就是孤岛效应，如何准确的检测出孤岛，有效防止它对于风、光并网运行十分重要，孤岛效应具有两面性，尤其对于分布式电源，合理利用其孤岛效应，即反孤岛效应的研究，这能体现出分布式电源的优越性。
