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光伏电气应用常识

1.光电效应

又称光生伏特效应，这是物理学在十九世纪末一个重要而伟大的

发现。简单的说在光的照射下，物质内部的电子会被光子激发出来形

成电流。具体到光伏行业所用的光伏组件的解释是：组件的核心是硅

片，它是半导体元件，有着PN结。当太阳光照射在PN结上，光子激

发P区生成电子流带正电，同时N区形成了空穴流带负电。这样，电

子和空穴在硅片中形成了运动的电荷，产生了电动势。由于半导体具

有单向导通的特性，在外电路的作用下就形成了电流，生成了直流电。

2.光伏组件主要技术参数

1.1开路电压：在一定温度和辐照条件下，光伏组件正负极在空

载（开路）情况下的端电压，通常用Voc。

1.2短路电流：在一定温度和辐照条件下，光伏组件正负极短路

时流过的电流，通常用Isc。

1.3最大输出工作电压：输出功率最大时的工作电压，通常用

Vpm。

1.4最大输出工作电流：输出功率最大时的工作电压，通常用

Ipm。

1.5最大输出功率（Pm):最大输出的工作电压（Vpm）×最大输出

工作电流（Ipm）。注：pm瞬时最大值。

1.6光伏电池组件在标准状态下最佳输出功率：光伏组件电池温

度在25℃，光谱分布AM1.5，辐射照度1000W/㎡。

3.直流电

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字母标识是DC。是指电压和电流方向不随时间作周期性变化的

电能。直流电的电压、电流波形基本是平稳的，在试波器上显示成矩

形。其中电流方向、大小不变，称其为恒流源；电压方向、大小不变，

称其为恒压源；电压的大小随时间变化的叫脉动直流。由于它不能产

生交变的磁场，则不能进行电压电流的变换，监测其电压、电流的大

小只能用分压器和分流器。

4.交流电

字母标识是AC。交流电大小和方向都是随时间变化的一种电能。

我们所用的交流电的电压和电流是按正弦曲线作周期变化的。这是由

于交流发电机的多对磁极是按一定的角度均匀分布在定子圆周上，在

它发电的过程中,各个磁极切割磁力线的时候具有互补性，能不断的

产生稳定的电压和电流。交流电的频率一般是50赫兹，即每秒变化

50次。也有其它频率如美国和欧洲少数国家是60赫兹。交流电能使

铁磁物质产生交变的磁场，这是交流电的一个重要特性。这一特性使

得交流电能进行电压的升降，可以远距离地传输电能。其电压电流的

大小，可以借助于由铁磁物质制造出互感器来监测。

5.逆变器

逆变器是一种以半导体器件为主要元件组成的电力调整装置。能

把直流电转换成交流电，由直流调控电路和逆变桥式电路构成。这些

电路由晶体管开关元件构成，开关元件有规则地让其重复开-—关，

使直流输入变成交流输出。单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波

形并不实用，需要采用高频脉宽调制，形成一个正弦波脉冲波列，正

弦脉冲波再通过滤波形成标准的正弦波。晶体管开关电路和脉宽调制

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是逆变器的核心技术。如此同时，功率因数模块将其调制到最佳值

0.98左右，这说明逆变器在输出有功的同时也可以调节无功的输出。

并网光伏电站所用的逆变器还有一个重要的特性是先要摄取待并电

网的电能特性，即频率、波形、初相位等。其逆变流程大致是：取样

（电网特性）——记忆——逆变——比对——输出。这就是并网光伏

电站为什么先要倒送电才能并网发电的原因所在。

逆变器在各项保护功能中最主要有低电压穿越和防孤岛运行功

能，其中低电压穿越功能是在电网电压发生变化时，逆变器能始终保

持并网状态，且能够限制输出电流不超过逆变器额定电流幅值。防孤

岛运行功能是为了防止光伏发电系统处于并网状态时在系统侧发生

停电时，光伏系统会继续供电，这会给维护检修人员带来危害。为了

防止这种孤岛运行，逆变器会自动解列，以保证系统安全。

6.变电站

规程定义：电力系统的一部分，它集中在一个指定的地方，主要

包括输电或配电线路的终端、开关及控制设备、建筑物和变压器。通

常包括电力系统安全和控制所需的设备（例如保护装置）。

定义注释：可在变电站这个词前加一个前缀来界定。例如11