逆变器的使用与安全问题
　　简单地说，逆变器就是一种将低压（12或24伏或48伏）直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个&移动&的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。
　　逆变器的工作原理
　　逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。逆变器转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。
　　输入接口部分：输入部分有3个信号，12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V，当ENB=0时，逆变器不工作，而ENB=3V时，逆变器处于正常工作状态；而DIM电压由主板提供，其变化范围在0～5V之间，将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端，逆变器向负载提供的电流也将不同，DIM值越小，逆变器输出的电流就越大。
　　电压启动回路：ENB为高电平时，逆变器输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。
　　PWM控制器：有以下几个功能组成：内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。
　　直流变换：由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压。
　　LC振荡及输出回路：保证灯管启动需要的1600V电压，并在灯管启动以后将电压降至800V。
　　输出电压反馈：当负载工作时，反馈采样电压，起到稳定I逆变器电压输出的作用。
　　逆变器作用
　　逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
　　广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等 。
　　简单地说，逆变器就是一种将低压（12或24伏或48伏）直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个&移动&的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。
　　1.转换效率高、启动快；
　　2.安全性能好：产品具备短路、过载、过/欠电压、超温5种保护功能；
　　3.物理性能良好：产品采用全铝质外壳，散热性能好，表面硬氧化处理，耐摩擦性能好，并可抗一定外力的挤压或碰击；
　　4.带负载适应性与稳定性强。
　　逆变器的使用
　　1、直流电压要一致每台逆变器都有接入直流电压数值，如12V，24V等，逆变器（图4）要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如，12V 逆变器必须选择12V蓄电池。
　　2、逆变器输出功率必须大于电器的使用功率，特别对于启动时功率大的电器，如冰箱、空调，还要留大些的余量。
　　3、正、负极必须接正确逆变器接入的直流电压标有正负极。红色为正极（+），黑色为负极（&），蓄电池上也同样标有正负极，红色为正极（+），黑色为负极（&），连接时必须正接正（红接红），负接负（黑接黑）。连接线线径必须足够粗，并且尽可能减少连接线的长度。
　　4、应放置在通风、干燥的地方，谨防雨淋，并与周围的物体有20cm以上的距离，远离易燃易爆品，切忌在该机上放置或覆盖其它物品，使用环境温度不大于40℃。
　　5、充电与逆变不能同时进行。即逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中。
　　6、两次开机间隔时间不少于5秒（切断输入电源）。
　　7、请用干布或防静电布擦拭以保持机器整洁。
　　8、在连接机器的输入输出前，请首先将机器的外壳正确接地。
　　9、为避免意外，严禁用户打开机箱进行操作和使用。
　　0、怀疑机器有故障时，请不要继续进行操作和使用，逆变器应及时切断输入和输出，由合格的检修人员或维修单位检查维修。
　　11、在连接蓄电池时，确认手上没有其它金属物，以免发生蓄电池短路，灼伤人体。
　　12、使用环境，基于安全和性能的考虑，安装环境应具备以下条件：
　　（1）干燥：不能浸水或淋雨；
　　（2）阴凉：温度在0℃与40℃之间；
　　（3）通风：保持壳体上5CM内无异物，其它端面通风良好。
　　13、安装使用方法
　　（1）将转换器开关置于关（OFF）的位置，然后把雪茄头插入车内点烟器插口，确保插到位而接触良好；
　　（2）确认所有电器的功率在G-ICE标称功率以下方可使用，将电器的220V插头直接插入转换器一端的 220V插座内，并确保两个插座所有连接电器的功率之和在G-ICE标称功率以内；
　　（3）开启转换器开关，绿色指示灯亮，表示工作正常。
　　（4）红色指示灯亮，表示因过压/欠压/过载/过温，导致转换器关断。
　　（5）在很多情况下，由于车用点烟器插口输出有限，使得正常使用时转换器报警或关断，这时只要发动车辆或减小用电功率即可恢复正常。
　　14、注意事项
　　（1）电视机，显示器，电动机等在启动时电量达到峰值，逆变器尽管转换器可以承受标称功率2倍的峰值功率，但有些功率符合要求的电器的峰值功率可能会超过转换器的峰值输出功率，引发过载保护，电流被关断。同时带动多个电器，可能发生这种情况，这时应先关闭电器开关，打开转换器开关，然后逐个打开电器开关，并应最先开启峰值最高的电器。
　　（2）在使用过程中，电瓶电压开始下降，当转换器DC输入端的电压降到10.4-11V时，报警器发出峰鸣声，此时电脑或其它敏感电器应及时关闭，若忽视报警声，转换器将在电压到9.7-10.3V时，自动关断，这样可以避免电瓶被过量放电，电源保护关断后，红色指示灯亮起；
　　（3）应及时启动车辆，给电瓶充电，防止电量衰竭，影响汽车启动和电瓶寿命；
　　（4）尽管转换器没有过压保护功能，输入电压超过16V，仍有可能损坏转换器；
　　（5）连续使用后，壳体表面温度会上升到60℃，注意气流通畅，易受高温影响的物体应远离。
　　逆变器的安全性问题
　　设计上要考虑的安全性问题
　　1、必须选择金属外壳产品：车载逆变器由于功率较大，发热亦大，如果内部热量不能及时散出，轻则影响元器件寿命，重则有产生火灾的危险。金属外壳，一方面具有良好的散热特性，另一方面也不会燃烧。塑胶外壳的产品，最好不要选用。市面上有些产品为了节约成本，150W甚至175W的产品都使用塑胶外壳，这样的产品，即使加了风扇帮助散热，也不推荐选用，因为风扇一是增加了使用中的噪音，影响使用舒适度，二是工作寿命一般都比较短，这样就降低了整机的可靠性，万一哪天停转了，后果可就严重了。
　　2、为行车安全，一定要选用分体式产品，不要选用一体化产品：一体式的缺点有四个，第一、由于汽车点烟器插座不是很深，一体式的逆变器重量集中在后部，汽车行驶过程中的颠簸容易将逆变器抖落掉或引起插头接触不良。第二、一体化逆变器插在点烟器插座上，后部露出较长，插上用电电器，露出会更长，会影响右手的换档操作，这可是跟行车安全息息相关的，千万注意了。第三、由于直接插在点烟器插座上，一体式逆变器后排无法使用，只有用插线板延长。第四、一体式外壳都是塑胶，大家都知道塑胶不耐高温，因此一体式逆变器跟点烟器插座接触的部分如果通过大电流会产生高温，因而导致一体式逆变器头部变形或熔化，严重还会引起火灾。基于以上原因，无论从使用安全还是从使用方便性上来看，都不能选用一体式的逆变器，而应当选用金属外壳分体式的逆变器
　　3、150W功率以上逆变器必须配电瓶夹子线：汽车点烟器保险丝一般为15A，只适合使用额定功率在150W以下的电器。超过150W就必须使用电瓶夹子线直接从电瓶取电，否则会烧坏汽车配线及保险丝。
　　4、要选用输出波形是正弦波或模拟正弦波的产品：纯方波输出的产品输出波形上升沿和下降沿十分陡峭，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时，其带负载能力差，不能带感性负载。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。
　　5、要具有过温报警和过温保护功能：带大功率电器时，逆变器会产生大量热量，如果温度过高，一是影响逆变器的正常使用寿命，二是有发生火灾的危险。三是如果在不知道的情况下摸到，还会烫伤手。具备过温保护功能的逆变器，能在温度上升到70度左右发出蜂鸣声报警并自动停止工作，切断输出，从而保护了逆变器自身的安全及车内人员的安全。
　　6、输入必须具有欠压保护：很多时候逆变器都是在停车状态下使用，具有输入欠压保护功能，在电瓶电压低到一定程度时，会发出蜂鸣声报警，提醒用户应该关闭电器了，低到一定程度还会自动停止工作，这样就可以防止电瓶过度放电，造成打不着车的尴尬。
　　7、保护逆变器自身安全的输入过压保护、输出过载保护、输出短路保护也必不可少。
　　使用中要注意的安全性问题
　　1、最好固定使用，切记不要放在中控台上使用：逆变器一般都比较重，如果放在中控台上使用，急刹车时很容易飞起来砸伤人或砸碎挡风玻璃哦，千万注意。
　　2、不要在停车状态下使用逆变器时忽然点火：汽车点火时会产生一个很高的冲击电压，容易击穿逆变器的MOSFET器件而造成逆变器的损坏。正确做法是先关闭逆变器再点火。等汽车点着火以后再继续使用逆变器。
　　3、不要用手直接去触摸输出端：虽然功率很小，也会触电的，呵呵。
　　4、使用大功率逆变器时，150W以上电器，逆变器必须使用电瓶夹子线直接从电瓶取电：汽车点烟器保险丝一般为15A，只适合使用额定功率在150W以下的电器。超过150W就必须使用电瓶夹子线直接从电瓶取电，否则会烧坏汽车配线及保险丝。
　　5、正常使用情况下逆变器输入保险丝烧坏，最好不要自己更换：逆变器99%的情况下输入保险丝烧坏都是因为输入MOSFET击穿，如果更换保险丝继续使用，很容易烧坏汽车上的保险丝。正确的做法是与销售商或厂家售后服务联系。
　　逆变器的使用环境
　　1、干燥：不能将逆变器安装时暴露在雨天，雪霜天，雾天等潮湿的环境中，不允许逆变电源上有水滴或油污。
　　2、温控：逆变器的环境温度控制在0-40摄氏之间。
　　3、安全：逆变器不能安装在电池，易燃物品区，燃料储存区以及燃油发动机周边。
　　4、通风：逆变器的周围至少要有30毫米的通风空间，确保逆变器的通风口没有被任何物品阻塞。
　　5、灰尘：不能将逆变器安装在多灰尘的环境中。
　　6、电池或者电池组：尽量不要使用过长的电缆线，但要将逆变器与电池隔开，电池也同样不可暴露在外，它所产生的气体具有强烈的腐蚀性，长时间会损坏逆变器。
　　7、地线连接：逆变器的接地端口用导线安全接地或者将地线用导线安全连接在你的负载上。
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核心提示：一、前言中国光伏扶贫项目的实施，一般以县级、村级为单位，每户安装3kW-5kW为主要的应用形式。系统集成商朋友们，除了要应对农一、前言
中国扶贫项目的实施，一般以县级、村级为单位，每户安装3kW-5kW为主要的应用形式。系统集成商朋友们，除了要应对农村屋顶多变的安装条件以外，还面临很多复杂的技术问题，比如说：农村弱电网电压、频率不稳定、多个分布式光伏系统同时并入电网，导致多机并联进而引起的谐振、电压抬升，以及更加复杂的负载情况。这就是小固今天要跟大家一起关注和解释的问题，当然，这里会有一些相对专业的概念介绍，希望大家仔细阅读，欢迎您参与留言讨论及批评指正。
二、弱电网、谐振的概念
1)电网电压过高
光伏系统并入电网，根据安全规范要求，光伏系统必须在允许的范围内工作。如测量得出电网电压高于此范围，则意味着电网电压过高。
对应解决方案，请点我查看《光伏系统常见问题系列之电压超限》
2)弱电网(一般出现在电网末端，如偏远地区、农村)一般大电网可以视为理想电压源，输出阻抗可以视为零，弱电网则不可以，电网阻抗不可忽略，等效模型如下：
其中Ug&为理想电网电压；Ug为弱电网电压；Ig为并网电流。3)谐振在电力系统中，谐振的含义就是两个或者两个以上的电信号在周期性变化上的吻合，这里的电信号是指电压和电流的周期性变化。当发生串联谐振时，如果外加给谐振支路一个任意小的电压，理论上支路上都将有无穷大的电流；并联谐振时，从外电路流入并联谐振回路一个任意小的电流，理论上都将引起回路两端无穷大的电压。这两种情况，在电力系统中往往是要努力避免的
三、弱网高阻抗谐振的危害
1)抬高并网端电压，导致逆变器报电网电压过高而脱网。
当电网阻抗Rg与Lg很大时，逆变器输出电流Iac会在Rg与Lg上产生很大的压降，会造成逆变器并网端电压快速上升，最终导致逆变器报电网电压过高而脱网。
图1：电压超限引起脱网的现场测试波形2)谐振会导致逆变器过流脱网弱网条件下的单机高阻抗谐振或者多机并联谐振会引起逆变器输出电流震荡，电感异常声响；输出特性变差，严重的会导致逆变器过流脱网。下图是现场测试波形：
图2：谐振较弱时输出波形
图3：谐振较强时输出波形(逆变器最终脱网)&
四、多机并联谐振产生的原因
1多机并联谐振波形
图4：并网逆变器多机并联运行图
图5：谐振电压和电流波形(上电压，下电流)
当并网台数较少时，图4中的A、B、C3个点观察到标准正弦电压电流波形。当并联台数超过一定阙值时，逆变器会发生谐振，A点的波形发生严重畸变，实测谐振电压和电流波形如图5所示。
多机并网逆变器系统中，单个并网逆变器大都采用无隔离变压器的拓扑结构，且一般采用LCL滤波器，后面的L为等效电感。采用LCL滤波器的设计会使逆变器系统频带中存在谐振频率点。
无隔离变压器的拓扑结构客观上又建立了多逆变器间的关联与耦合，其中各自逆变器的LCL滤波回路相互的关联以及线路上分布参数阻抗的影响，使多逆变器的输出回路构成了一个复杂的高阶电网络。这一高阶电网络的存在不仅会导致逆变器输出谐波电流放大，严重时则可能会导致多逆变器并联系统的谐振。
随着并网发电系统穿透率的提升，公共连接点阻抗的变化会使PCC处的电压对功率波动更加敏感，而PCC处的电压波动又可能导致局部逆变器并网系统的谐振，这一局部逆变器并网系统的谐振又可能进一步导致全局并网系统谐振的发生。
多机并联谐振频率分析图7为不同台数逆变器并联时，电网电压对输出电流影响的传递函数波德图。可见，随着并联台数增多，谐振频率会降低，容易产生谐振。当其他并联逆变器并网功率增大时，流过电网等效阻抗的电流增大，相当于单台逆变器控制模型中的电网阻抗增大，也会对谐振频率产生间接影响。
图6：逆变器多机并联运行等效阻抗
图7：逆变器多机并联台数对谐振频率的影响
五、谐振抑制方法现在解决
谐振的办法有无源阻尼法、APF等，它们能暂时抑制谐振问题，但是其增加了成本，并且以牺牲系统效率，损失发电量为代价。再者，考虑到电网阻抗的多变性，所处电网的容量不同，各个系统并网逆变器运行的台数也不尽相同导致并网谐振现象具有一定的随机性。故现有技术一方面可能会影响逆变器滤波性能，另一方面也会增加系统损耗，降低系统效率，且抑制谐振技术往往以牺牲逆变器的输出特性为代价，在正常并网情况下无法保证电网的友好性。因此现有技术无法满足各类型电网的并网要求。固德威在逆变器软件中增加了智能有源阻尼抑制算法，提供了一种既保证正常情况下的输出特性，又能保证高阻抗等谐振状态下系统的稳定性的谐振抑制方法，得以较好的解决了弱网条件下谐振的问题。该技术也成功应用在多个扶贫项目中。下面是某个现场加入谐波抑制算法前后对比的波形。
图8加入谐波抑制算法前测试波形
图9加入谐波抑制算法后测试波形
可以看出，加入谐波抑制算法后高阻抗得到了很好的抑制，逆变器可以持续稳定的运行。
谐振不仅影响光伏系统效率和发电量，还会引起电网波形畸变使设备出现异常或者故障，但是在农村弱电网高阻抗存在的前提下谐波是很难避免的，我们一方面期待政府对农网进行改造，一方面通过逆变器的先进技术加以抑制。本文旨在让大家了解面对农村弱电网关于谐振的问题，同时，小固还想说明的是：
逆变器是光伏系统的关键先生；光伏系统，其实&它并没有你看见的这么简单。