并网逆变器

并网逆变器（grid-tie inverter，簡稱GTI）是一種特殊的逆變器，除了可以將直流電轉換給交流電外，其輸出的交流電可以和和市電的頻率及相位同步，因此輸出的交流電可以回到市電。并网逆变器常用在一些直流電壓源（如太陽能板或是小型風力發電機）和電網連接的應用中。 在許多國家，有並網電力系統（英语：Grid-tied electrical system）的住家或是公司，可以將其產生的電力再賣給電力公司。輸送回電網的電力有幾種不同的補貼方式。净计量电价是指有可再生能源設備的住家或公司，依其送回電網的淨能量來領取補貼，例如某一個月，一個住家送回電網的電力為500千瓦-小時，而從電網用的電力為100千瓦-小時，則依400千瓦-小時來領取補貼。在美國，淨能量的政策會依司法管轄區不同而不同。另一種政策是上网电价补贴政策，產生每一千瓦-小時的電依照和輸電公司所訂契約中列的補貼方式來進行補貼。 在美國，並網能源系統是在國家電氣規範（英语：National Electric Code）（NEC）管理範圍以內，因此會對并网逆变器有一些強制性的要求。 逆变器會將直流電源轉換為交流電源，以便送回電網。并网逆变器的輸出電壓的頻率需和電網頻率（50或60 Hz）相同，一般會用機器中的振盪器達成，並且也會限制輸出電壓不超過電網電壓。現代高品質的并网逆变器，其輸出的功率因素可以為1，表示其輸出的電壓及電流相位是相同旳，和電網電壓之間的相位差在1度以內。逆变器中有微處理器可以感測電網的交流波形，並且依此波形來產生電壓送回電網。不過送回電網的電需有一定比例的無功功率，使附近電網的電力在允許的限制範圍內，否則，若某一區域電網的再生能源比例較高，在高電能產出的時候（例如中午）其電壓可能會上昇的太高。 若電網的電力斷電時，并网逆变器需要快速的和電網離線。這是美國國家電氣規範（英语：National Electric Code）（NEC）的規定，以確保在電網斷電時，并网逆变器也不會提供電力給電網，此時維修電網的工人才不會因此而觸電。 若適當的配置，并网逆变器可以讓一個家庭可以使用其自行發電的替代能源（例如太陽能或是風力發電），而不需要繁雜的配線，也不需要電池。若是替代能源不足，不足的部份仍然會用電網的電來提供。 并网逆变器架構有使用較新的高頻變壓器、傳統的工頻變壓器，或是無變壓器的逆变器架構。高頻變壓器不是直接提供120 V或240 V的AC電源，而是有電腦控制的多步程式，讓電源轉換為高頻的交流電，再轉換為直流電，最後再轉換為電源需要的電壓及頻率。無變壓器的逆变器比有變壓器的逆變器要輕，其效率也較好，在歐洲很流行。不過因為直流電路和交流電路之間沒有的電隔離，擔心有故障時，直流端的短路電流會直接跳入市電電路，因此較晚才進入美國市場。不過從2005年起，美國消防協會（NFPA）的國家電氣規範已取消了所有太陽能系統都需要負端接地的規定，並加上新的安全要求，因此允許無變壓器（或是無電隔離）的逆變器進入美國市場。VDE 0126-1-1及IEC 6210也已允許及定義這類系統需要的安全機制。首先，需要有殘留電流或是接地電路以檢測異常短路的情形，並且也要進行絕緣測試以確認直流電路與交流電路之間的分離。 逆变器會針對其產品線印製資料表。各廠家資料表中的用詞及內容可能會有所不同，但一般會包括以下內容： 額定輸出功率（Rated output power）：單位可以是瓦特或是千瓦。有些逆变器可能會針對不同的輸出電壓有不同的額定輸出功率。例如逆变器可以設定在240 VAC或208 VAC輸出，兩者的額定輸出功率就會不同。 輸出電壓（Output voltage）：是指逆变器可以連接的電網電壓。若是小型的家用并网逆变器，其輸出電壓多半會是240 VAC。若是商用的逆变器，其電壓會是208, 240, 277, 400, 480 或600 VAC，而且可能會是三相輸出。 峰值效率（Peak efficiency）：峰值效率是指逆變器可以輸出的最佳效率（效率是以其輸出交流電功率除以逆变器輸入的直流電功率）。在2009年7月時，大部份市面上的并网逆变器峰值效率可以到94%，有些可以高到96%。其散失的能量主要是散失為熱能。為了讓逆變器輸出到額定功率，其輸入的電功率需大於額定功率。例如5000 W逆變器其滿功率時效率為95%，因此需要5,263 W的輸入功率（額定功率除以效率）。若逆變器可以在數個不同電壓下輸出電能，也會在各電壓下有其峰值效率。 CEC加權效率（CEC weighted efficiency）：此效率的計算方式是加州能源委员会（英语：California Energy Commission）（CEC）在其GoSolar網站公布的算法為主。和峰值效率不同，CEC加權效率是平均效率，比較可以表示逆變器在運作時的情形。若逆變器可以在數個不同電壓下輸出電能，也會在各電壓下有其CEC加權效率。 最大輸入電流（Maximum input current）：是逆變器可以使用的最大直流電流。若系統（例如太陽能電池）輸出的電流超過此一上限，逆變器無法使用此一電流。 最大輸出電流（Maximum output current）：是指逆變器可以連續提供的最大交流電流。此數值一般會用來確認過電流保護設備（保險絲或無熔絲開關）的最小電流額定，以及將電路斷開相關設備的最小電流額定。若逆變器可以在數個不同的交流電壓下輸出，也有可能在各電壓有不同的最大輸出電流。 峰值功率追蹤電壓（Peak power tracking voltage）：這表示逆變器的最大功率點追蹤（MPPT）可以運作的直流電壓範圍。系統設計者需確認系統的串接已經過優化，在一年的大多數時間，串接後產生的電壓是在上述範圍內。因為電壓可能會波動，而且會隨著溫度而變化，這可能是個困難的工作。 啟動電壓（Start voltage）：不是所有的逆變器都會標示此項數值，此數值是指逆變器要啟動及開始運轉需要的最低直流電壓，在太陽能的應用下格外重要，因為系統設計者需確認已有夠多的光伏模組串聯，其電壓可以超過啟動電壓。若廠商未標示此一數值，系統設計者一般會以峰值功率追蹤電壓的下限為逆變器的最低電壓。 国际防护等级认证（IPxx rating）：防护等级或是IP編號分類是針對產品有關固體異物（在防护等级的第1碼表示）以及水（在防护等级的第2碼表示）的防护能力。數字越大表示防护能力越好。美國的NEMA外壳类型（英语：NEMA enclosure type）用途也是類似国际防护等级。大部份用在室外逆变器是IP45（不防塵）或IP65 （防尘），或者在美國則是NEMA 3R（无扬尘保护）或是NEMA 4X（防塵、防直接溅水，及额外的防腐蚀保护）。 http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/463622-TtEMSp/webviewable/463622.pdf OSTI NEC Handbook 2005, Section 705, "Interconnected Electric Power Production Sources," Article 705.40 "Loss of Primary Source" Solar Energy International (2006). Photovoltaics: Design and Installation Manual, Gabriola Island, BC: New Society Publishers, p. 80. Summary Report on the DOE High-tech Inverter Workshop (PDF). Sponsored by the US Department of Energy, prepared by McNeil Technologies. eere.energy.gov. [2011-06-10]. （原始内容 (PDF)存档于2012-02-27）.  gosolarcalifornia.org, "List of Eligible Inverters" 互联网档案馆的存檔，存档日期2009-02-10., accessed July 30, 2009, 並網電力系統（英语：Grid-tied electrical system） 逆變器 孤島效應（英语：Islanding） 光伏逆变器 California List of Eligible Inverters （页面存档备份，存于互联网档案馆） - This is the official California Energy Commission (CEC) list of inverters that are eligible for California's rebate program. Other states use this list as well. Grid Tie Inverter Comparison Tool （页面存档备份，存于互联网档案馆） - website that allows people to compare the data sheets of various grid-tie inverters. One can also use the website to filter and search inverters by technical data. Grid-Tie Wind Inverters Versus Solar Inverters - describes in detail the differences between existing grid tied inverters.