在直流電逆變交流的過程中,人們先是制作了“方波”逆變器,,接著制作了三角波,、梯形波、仿正弦波逆器,,而目前我們國家很多光伏企業(yè)運(yùn)用的多是從國外引進(jìn)(或自己研發(fā))的由單片機(jī)控制的SPWM脈寬調(diào)制仿正弦波技術(shù),,有的企業(yè)把這種形式的逆變器稱作“純正弦波”逆變器。但是這種逆變器真的是一種純正的“正弦波”逆變器嗎,?
不僅是大家不明白這么多交流逆變器究竟具有什么不同功能,,或者在不同的領(lǐng)域運(yùn)用中有什么缺點(diǎn)和優(yōu)勢,就是我們的大多數(shù)技術(shù)人員也同樣不明白這么多種類的逆變器,,究竟為什么要不斷升級,,一直到了現(xiàn)在到了“純正弦波”的要求時代了,為什么還不能滿足并網(wǎng)的要求,,并被有些人指責(zé)為技術(shù)不符合大規(guī)模并網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范呢,?更為直接的是,現(xiàn)在大多數(shù)光伏并網(wǎng)配套廠家生產(chǎn)的逆變器多數(shù)存在正弦波形“毛刺”過多的問題,,“毛刺”過多產(chǎn)生的原因及在現(xiàn)實(shí)中有非常深刻的現(xiàn)實(shí)意義,,即使并網(wǎng)逆變器逆變效率達(dá)到了97%,但真正對電網(wǎng)和用電設(shè)備的貢獻(xiàn)率或許達(dá)不到80%,,這個又是什么原因呢?
筆者從以下幾個方面分析,,希望技術(shù)人員或非技術(shù)人員都能夠理解“正弦波”的實(shí)際意義。并幫助我們的電器配套企業(yè)企業(yè)走出思維誤區(qū),。
一,,正弦波交流電在現(xiàn)實(shí)中的意義:每一個人對正弦波都不陌生,說到正弦波大家很容易想到有規(guī)律變化的一組美麗曲線,,這正是電網(wǎng)中電流大小和方向不斷變化的一組曲線,,而這組曲線對應(yīng)的正是發(fā)電機(jī)做的“勻速”旋轉(zhuǎn),,這組美麗的正弦波曲線經(jīng)過電網(wǎng)傳遞給電動機(jī),,同樣帶來電動機(jī)的“勻速”旋轉(zhuǎn)。所以說,,正弦波雖然不是“勻速旋轉(zhuǎn)”,,但其產(chǎn)生的原因和導(dǎo)致的結(jié)果都伴隨著機(jī)械“勻速旋轉(zhuǎn)”,這從正弦波的函數(shù)i=Imsinωt可以看出,代表勻速轉(zhuǎn)動的角度變化量“ω”是一個固定值,,即角速度是一個常數(shù),,即代表“勻速旋轉(zhuǎn)”,所以說正弦波與“勻速旋轉(zhuǎn)”有著“必然”的聯(lián)系,??梢赃@么以為:物體在做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時所受到的轉(zhuǎn)動力或離心力的垂直分量值就是正弦波函數(shù)值,所受到的水平分量值就是余弦波函數(shù)值,。因此也可以說正弦波不僅代表著“物體勻速旋轉(zhuǎn)”這一表象,,更代表著受均勻變化的“轉(zhuǎn)動力”或“離心力”的作用,如果把“電”看做是一種“力”(這里區(qū)別“電力”一詞),,那這種電“力”就是方向時刻變化的“轉(zhuǎn)動力”或稱“離心力”,,這種轉(zhuǎn)動力的存在導(dǎo)致機(jī)械的勻速旋轉(zhuǎn)。但如果假設(shè),,兩臺旋轉(zhuǎn)的機(jī)器同時轉(zhuǎn)動,,但旋轉(zhuǎn)方向相反,或者在同一時刻磁極相反,,其“相位差”就是180°,,這兩臺機(jī)械轉(zhuǎn)動“并網(wǎng)”或者其發(fā)出的電“并”在一起,就會相互抵消作用力,,對于機(jī)械的轉(zhuǎn)動貢獻(xiàn)率就不是1+1=2,而是1-1=0,,所以可以說“正弦波”代表的是電動“力”的傳播方向,其方向不可忽視,,因此對正弦波的某一時間狀態(tài)同樣不可忽視,,因?yàn)檫@直接關(guān)系到并網(wǎng)的成敗。
二,,賽龍舟和“同舟共濟(jì)”的現(xiàn)實(shí)比喻,。大家經(jīng)常看到電視上江南5月初5賽龍舟的電視畫面,,許多人在同一時刻同一步調(diào)進(jìn)行劃船,,這里邊有太多的技巧,并不是一百個大力士盡力就可以取勝,,而是更側(cè)重于同伴者的步調(diào)是否一致,,從技術(shù)分析就是看動作相位是否一致,如果有幾個步調(diào)不同的人,,就會對劃船速度產(chǎn)生影響,,就是說劃船者不在于他的力量付出有多大,他付出力量越大,,如果和大家的用力方向相反,,那不僅沒有貢獻(xiàn),反而會有較大的反作用。所以只有步調(diào)一致即“動作相位”相同,,才會對賽龍舟的結(jié)果貢獻(xiàn)較大,。同樣“同舟共濟(jì)”也不是指兩個人坐到了一支船上就能做到“共濟(jì)”,“同舟”并比一定“共濟(jì)”,,這需要“同舟”者的不斷磨合和技術(shù)進(jìn)步,。同理,在形形色色的“電力”并網(wǎng)中,,不僅要重視逆變器的功率和電能轉(zhuǎn)化效率,,還要注重正弦波的波形是否完美,相位是否一致,,因?yàn)椴ㄐ未碚?ldquo;電力”這種“力”的方向,,各種狀態(tài)的“電”加在一起并不是一定起“好”的作用,而可能有時就是在相互抵消電能,,只有正確做到正弦波形的完美和相位的一致,,才是電力并網(wǎng)所要求的。這正是這個時代我們必須理解得電網(wǎng)“并”網(wǎng)基礎(chǔ)知識,。
三,,目前仿正弦波逆變器存在的實(shí)際缺陷:盡管目前有一些進(jìn)口逆變器和某些逆變器廠家稱自己的產(chǎn)品為“純正弦波”逆變器,但實(shí)際上都是由SPWM脈寬調(diào)制波形放大而來,,在波形檢測中都有很多“毛刺”,,因此很多技術(shù)人員希望通過濾波方式使波形變得“平滑”。甚至為了使波形看上去更像“純正弦波”,,將正弦波波形加粗來表示,,但這幾種方式對逆變器的逆變效果沒有什么實(shí)際意義,在現(xiàn)實(shí)中相比方波逆變器而言,,在電機(jī)轉(zhuǎn)動方面有很多進(jìn)步,,但“毛刺”很多的逆變波形客觀上表示電機(jī)所受到的力并不是均勻變化的“轉(zhuǎn)動力”,而是在轉(zhuǎn)動力的方向上進(jìn)行上下變化,,表現(xiàn)在電機(jī)轉(zhuǎn)動上就是轉(zhuǎn)動的同時不斷產(chǎn)生“振動”,,更多的能量消耗在電機(jī)振動之中并對電機(jī)壽命產(chǎn)生影響。因此,,目前從國外引進(jìn)的SPWM波形逆變器并不是理想產(chǎn)品,,不能盲目引進(jìn)并對“國外產(chǎn)品”奉若“至尊”。
四,,逆變器的改進(jìn):實(shí)際上,,無論方波逆變器還是三角波還是SPWM波逆變器得主體電路中都有一個“波形產(chǎn)生電路”,然后放大電路對這個波形進(jìn)行放大,,所以這個波形產(chǎn)生的是什么樣的“波”,,放大電路放大以后就是哪一種類型的“波”。波形產(chǎn)生電路猶如一顆種子,,你播下去的種子決定了“波形”的外在表現(xiàn),。所以生產(chǎn)廠家應(yīng)該突破“SPWM波形”為目前“先進(jìn)電路”的思想影響,確認(rèn)“適合的”才是最好的,,不僅敢于學(xué)習(xí)外國,,更敢于有自己的技術(shù)革新,把真正適合我國并網(wǎng)條件和能源結(jié)構(gòu)的“逆變器”設(shè)計(jì)出來,。如果苦于找不到答案,,筆者有幾套解決方案,可與筆者溝通(聯(lián)系信箱:[email protected]).
五,,并網(wǎng)逆變器的要求:并網(wǎng)需要“波形相同,、電壓相同或略高、頻率相同,、相位相同”,,實(shí)際上只要做到波形的變化規(guī)律完全同步就是“頻率相同和相位相同”。如果做到了電能轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了97%以上,,還要看向電網(wǎng)輸出的波形有無雜波和“諧波”,。比如“毛刺”過多的正弦波形實(shí)際上是向電網(wǎng)輸出“諧波”,電網(wǎng)并不能接受,,盡管向電網(wǎng)輸出了電能,,但有一部分會與電網(wǎng)產(chǎn)生內(nèi)耗,過多的SPWM“毛刺”逆變器并網(wǎng)會導(dǎo)致電網(wǎng)成分的更加復(fù)雜和導(dǎo)致原電力企業(yè)效益的下降,,如同前邊介紹的“賽龍舟”道理,,必須找到“純正弦波”的種子,讓逆變器真正成為沒有“毛刺”既“純”又“正”的正弦波逆變器,,我們的技術(shù)工作者就可以在電力能源建設(shè)之中做出自己的份內(nèi)之力,。