的分级可调节的平衡装置如图 ４ 所示。图中所列的两个方案 的 区 别 只 是 电 抗 器 调 节 方 式 不 同 （分 组 投 切 或 变 换 抽 头 ）。这 种 方案的缺点是平衡装置的容量较大（超过负荷的功率）， 而且调 节范围和精度均有限。

　　正弦波逆变器输出的交流电压波形为正弦波， 如图 ３（ ｃ） 所示。正弦波逆变器的优点是： 输出波形好， 失真度很低， 对收 音机及通讯设备无干扰， 噪声也很低。此外， 保护功能齐全， 整 机效率高。缺点是： 线路相对复杂， 对维修技术要求高， 价格 较贵。

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　　介绍上述三种类型逆变器， 有利于光电系统开发人员和 用户对逆变器进行识别和选型。实际上， 波形相同的逆变器在 线路原理， 使用器件及控制方法等方面仍有很大区别。 ２．４ 组合式三相逆变器

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　　一个容量安全系数 ｋ（ 倍） ， 此时 ｋ 取 １．１５～１．２５； 用电设备功率

　　辑 因 数 小 于 ０．９ 时 ， 逆 变 器 的 容 量 安 全 系 数 ｋ 取 １．２５～１．５； 当 用

　　②逆变器负载为多个设备： 如果简单的计算， 逆变器的容 量本应为多个负载功率之和。实际情况并非如此， 因为多个设 备 并 不 一 定 同 时 工 作 。 供 电 企 业 以 负 载“同 时 系 数 ”来 衡 量 用 电设备同时运行的几率， 同时系数越高， 设备同时运行的可能 性越大， 逆变器的容量也要选得越大。负载的同时系数通常在 ０．５～１．０ 范围之内， ０．５ 表示经常有 ５０％的设备同时工作， １．０ 意 味着所有设备同时运行。

　　逆变器与整流器恰好相反， 它的功能是将直流电转换为 交流电。这种对应于整流的逆向过程， 称之为“逆变”。太阳电 池在阳光照射下产生直流电， 然而以直流电形式供电的系统 有很大的局限性。例如： 日光灯、电视机、电冰箱、电风扇等均 不能直接用直流电源供电， 绝大多数动力机械也是如此。此 外， 当供电系统需要升高电压或降低电压时， 交流系统只需加 一个变压器即可， 而在直流系统中升、降电压的技术就要复杂 得多了。因此， 除单纯直流负载用户外， 在离网供电系统中大 都 需 要 配 备 逆 变 器 。逆 变 器 还 具 有 自 动 调 压 或 手 动 调 压 功 能 ， 可改善光伏发电系统的供电质量。

　　诸如电弧炉等不对称的冲击负荷造成的电力系统三相电 压的严重不平衡， 应该用有快速响应特性的平衡化装置来解 决。目前电力工程上常用具有分相补偿性能的静止型无功补偿 装置， 例如 ＴＳＣ（ＴＳＦ）、ＴＣＲ 和 ＭＣＲ 可以用于这类负荷的补偿。

　　图 １（ ａ） 所示电路是逆变器的逆变过程示意图。实际上要 构成一台实用型逆变器， 尚需增加许多重要的功能电路及辅 助电路。输出为正弦波， 并具有一定保护功能的逆变器电路原 理框图如图 ２ 所示。其工作过程简述如下： 由太阳电池方阵 （ 或蓄电池） 送来的直流电进入逆变器主回路， 经逆变转换成 交流方波， 再经滤波器滤波成为正弦波电压， 最后由变压器升 压送至用电负载。

　　逆变器的种类很多， 各自的具体工作原理、工作过程不尽 相同， 但是最基本的逆变过程是相同的。下面以最简单的逆变 电路— ——单 相 桥 式 逆 变 电路 为 例 ， 具 体 说 明 逆 变 器 的“逆 变 ” 过程。单相桥式逆变电路如图 １（ ａ） 所示。输入直流电压为 Ｅ， Ｒ 代表逆变器的纯电阻性负载。当开关 Ｋ１、Ｋ３ 接通时， 电流流 过 Ｋ１、Ｒ 和 Ｋ３ 时 ， 负 载 上 的 电 压 极 性 是 左 正 右 负 ； 当 开 关 Ｋ１、 Ｋ３ 断 开， Ｋ２、Ｋ４ 接 通 时 ， 电 流 流 过 Ｋ２、Ｒ 和 Ｋ４， 负 载 上 的 电 压 极 性反向。若 两组 开 关 Ｋ１－ Ｋ３、Ｋ２－ Ｋ４ 以 频 率 ｆ 交 替 切 换工 作 时 ，

　　给出的是额定输出容量， 其单位以 ＶＡ（ 伏安） 或 ｋＶＡ（ 千伏安）

　　传统的三相逆变器用在单相与三相负载混合系统中， 经 常由于三相负载不平衡而使逆变器无法正常运行。近年来开 发一种由单相逆变器组成的三相逆变器， 称为组合式三相逆 变器， 其原理示意图如图 ４ 所示。图中 Ａ、Ｂ、Ｃ 为三个独立的单 相逆变器。与普通单相逆变器不同的是， 实际运行时三个逆变 器的 Ａ、Ｂ、Ｃ 输出端形成相位相差 １２０°的 ５０ 周波电压 。线Ｖ。在三相负载不平衡时， 逆变器仍可以正 常工作， 这是组合式三相逆变器的突出特点。

　　示。逆变器实现阶梯波输出也有多种不同的线路， 输出波形的 阶梯数目差别很大。阶梯波逆变器的优点是： 输出波形比方波 有明显改善， 高次谐波含量减 少 ， 当 阶 梯 达 到 １７ 个 以 上对 输

　　（ ａ） 方波逆变器输出的电压波形 （ ｂ） 阶梯波逆变器输出的电压波形 （ ｃ） 正弦波逆变器输出的电压波形

　　２．２ 阶梯波逆变器 此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波， 如图 ３（ ｂ） 所

　　出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时， 整机效率很 高。缺点是： 阶梯波叠加线路使用的功率开关管较多， 其中有 些线路形式还要求有多组直流电源输入， 这给太阳电池方阵 的分组与接线和蓄电池的均衡充电均带来麻烦。此外， 阶梯波 电压对收音机和某些通讯设备仍有一些高频干扰。 ２．３ 正弦波逆变器

　　功功率补偿条件来确定。电容器的三相容量分配使负序电流 得到补偿。一般情况下， 可用两相容性元件接到不同的线电压 上来实现。

　　②在 负 载 突 变 （ 额 定 负 载 的 ０％～５０％～１００％） 或 有 其 它 干 目

　　负载 Ｒ 上便可得到频率为 ｆ 的交变电压 Ｕｒ， 其波形如图 １（ ｂ） 所示。该波形为一方 波， 其周期 Ｔ＝１／ｆ。

　　图 １ （ ａ） 电 路 中 的 开 关 Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４ 实际是各种半导体开关器件的一种理想 模 型 。逆 变 器 电 路 中 常 用 的 功 率 开 关 器 件 有 功 率 晶 体 管 （ ＧＴＲ） 、 功 率 场 效 应 管 （ ＰＯＷＥＲ ＭＯＳＦＥＴ） 、 可 关 断 晶 闸 管 （ ＧＴＯ） 及快速晶闸管（ ＳＣＲ） 等。近年来又 研 制 出 功 耗 更 低 、开 关 速 度 更 快 的 绝 缘 栅 双极型晶体管（ ＩＧＢＴ） 。

　　电压的相数， 可分为单相逆变器和三相逆变器； 根据逆变器使 用的半导体器件类型不同， 又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆 变 器 及 可 关 断 晶 闸 管 逆 变 器 等 。根 据 逆 变 器 线 路 原 理 的 不 同 ， 还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和宽脉调 制型逆变器等等。为了便于光电用户选用逆变器， 这里仅以逆 变器输出交流电压波形的不同进行分类， 并对不同输出波形 的逆变器特点做一简要说明。 ２．１ 方波逆变器

　　方波逆变器输出的交流电压波形为方波， 如图 ３（ ａ） 所示。 此类逆变器所使用的逆变线路也不完全相同， 但共同的特点 是线路比较简单， 使用的功率开关管数量很少。设计功率一般 在几十瓦至几百瓦之间。方波逆变器的优点是： 价格便宜、维 修简单。缺点是： 由于方波电压中含有大量高次谐波， 在以变 压器为负载的用电器中将产生附加损耗， 对收音机和某些通 讯设备也有干扰。此外， 这类逆变器有调压范围不够宽， 保护 功能不够完善， 噪声比较大等缺点。

　　的总波形 失 真 度表 示 ， 对 三 相 逆 变 器 其 值不 应 超 过 ５％； 单 相

　　主 要 的 技 术 参 数 ： 额 定 输 出 电 压 ， 如 三 相 ３８０Ｖ 还 是 单 相