一、前言

　　隨著我國光伏發電應用規模與范圍的不斷擴大，光電市場對逆變器的需求量迅速增加。與此同時， 高質量、低成本的逆變器產品逐漸成為光電系統開發人員和廣大用戶所關注的問題。逆變器是電力電子技術的一個重要應用方面。電力電子技術是電力、電子、自動控制及半導體等多種技術相互滲透與有機結合的綜合技術。因此， 逆變器所涉及的知識領域和技術內容十分廣泛， 本文僅從光伏發電系統應用的角度， 對逆變器的基本工作原理、電路系統的構成作一簡要介紹。近年來， 隨著“小家電”產品的日益增多， 愈來愈多的人在使用可充電電池， 許多家庭都備有小型蓄電池充電器。充電器的核心部件是整流器， 它的功能是將50 周波的交流電整流成為直流電。逆變器與整流器恰好相反， 它的功能是將直流電轉換為交流電。這種對應于整流的逆向過程， 稱之為“逆變”。太陽電池在陽光照射下產生直流電， 然而以直流電形式供電的系統有很大的局限性。例如： 日光燈、電視機、電冰箱、電風扇等均不能直接用直流電源供電， 絕大多數動力機械也是如此。此外， 當供電系統需要升高電壓或降低電壓時，交流系統只需加一個變壓器即可， 而在直流系統中升降壓技術與裝置就要復雜得多了。因此， 除特殊用戶外， 在光伏發電系統中都需要配備逆變器。逆變器還具有自動調壓或手動調壓功能， 可改善光伏發電系統的供電質量。綜上所述， 逆變器已成為光伏發電系統中不可缺少的重要配套設備。

　　二、逆變器基本工作原理

　　逆變器的種類很多， 各自的具體工作原理、工作過程不盡相同， 但是最基本的逆變過程是相同的。下面以最基本的逆變電路———單相橋式逆變電路為例具體說明逆變器的“逆變”過程。單相橋式逆變電路如圖1 （a） 所示。輸入直流電壓為E ， R 代表逆變器的純電阻性負載。當開關K1 、K3 接通時， 電流流過K1 、R 和K3 ， 負載上的電壓極性是左正右負; 當開關K1 、K3 斷開， K2 、K4 接通時， 電流流過K2 、R 和K4 ， 負載上的電壓極性反向。若兩組開關K123 、K224 以頻率f 交替切換工作時， 負載R 上便可得到頻率為f 的交變電壓Ur ， 其波形如圖1 （ b）所示。該波形為一方波， 其周期T = 1 / f 。圖1 （ a） 電路中的開關K1 、K2 、K3 、K4 ， 實際是各種半導體開關器件的一種理想模型。逆變器電路中常用的功率開關器件有功率晶體管（ GTR） 、功率場效應管（ POWER MOSF E T） 、可關斷晶閘管（ GTO） 及快速晶閘管（ SCR） 等。近年來又研制出功耗更低、開關速度更快的絕緣柵雙極型晶體管（ IGB T） 。

　　三、逆變器電路系統構成

　　圖1 （ a） 所示電路是逆變器的逆變過程示意圖。實際上要構成一臺實用型逆變器， 尚需增加許多重要的功能電路及輔助電路。輸出為正弦波電壓， 并具有一定保護功能的逆變器電路原理框圖如圖2 所示。

　　其工作過程簡述如下： 由太陽電池方陣（或蓄電池） 送來的直流電進入逆變器主回路，經逆變轉換成交流方波，再經濾波器濾波后成為正弦波電壓，最后由變壓器升壓后送至用電負載。 逆變器主回路中功率開關管的開關過程，是由系統控制單元通過驅動回路進行控制的。 逆變器電路各部分的工作狀態及工作參量，經由不同功能的傳感器變換為可識別的電信號后，通過檢測回路將信息送入系統控制單元進行比較、分析與處理。 根據判斷結果，系統控制單元對逆變器各回路的工況進行調控。 例如：通過電壓調節回路可調節逆變器的輸出電壓值。 當檢測回路送來的是短路信息時，系統控制單元通過保護回路，立即關斷逆變器主回路的功率開關管，從而起到保護逆變器的作用。 逆變器工作的主要狀態信息及故障情況，通過系統控制單元可以送至顯示與報警回路。 根據逆變器功率大小，功能多少的不同，圖2 中的系統控制單元，簡單的可以是一塊組件構成的邏輯電路或專用芯片;復雜的可以是單片微處理器或16 位微處理器等等。 此外，圖2 所示的是逆變器典型的電路系統原理，實際的逆變器電路系統可以比圖2 簡單許多，也可較之更復雜。 最后要說明的是，一臺功能完善、性能良好的逆變器，除具有如圖2 所示的全部功能電路外，還要有二次電源。 該電源負責向逆變器所有用電部件、元器件、儀表等，提供不同等級的低壓工作用電。