【干货】光伏逆变器动态MPPT效率测试详解
在现实生活中，由于阳光照射角度、云层、阴影等多种因素影响，光伏阵列接受到的阳光辐照度和相应温度在不同的条件下会有很大的差别，比如在早晨和中午，在晴朗和多云的天气下，特别是云层遮掩的影响，可能会造成短时间内辐照度的剧烈变化。因此对于光伏逆变器而言，其必须具备应对阳光辐照度持续变化的策略，始终维持、或者是在尽可能短的时间内恢复到一个较高的MPPT精度水平，以及较高的转化效率，才能在现实生活中实现良好的发电效果。
目前光伏逆变器行业中各大厂商对于静态MPPT追踪算法的处理基本都展现出了很高的水准，可以精确地维持在非常接近100%的水平，为后端直流转交流的过程提供了良好的基础。这一点也体现在各个型号的逆变器的总体效率参数上，标称值一般都很高。而在逆变器实际的工作环境中，日照、温度等外部条件是处于实时动态变化的过程中，逆变器在这样的条件下工作，其动态效能也就成为了衡量其实际性能的不可忽视的重要指标。
在实验室的测试环境下，光伏模拟器作为可以直接模拟各种类型、各种配置的光伏阵列的高效模拟器，已经被广泛地应用于逆变器的测试。但此前的测试更多地集中于模拟各种静态条件下(即在测试过程中维持给定的IV曲线不变化)，或者是有限的低强度变化(如测试过程中会在给定的两条或数条IV曲线之间切换)，较少涉及长时间、高强度的真实工作状况的模拟。笔者关注使用光伏模拟器来模拟光伏阵列随时间而发生动态变化的输出，探究此动态MPPT测试功能的实用性和其中需要注意的要点。
由于动态天气的组合方式几乎无穷无尽，因此首要的问题是光伏模拟器提供了哪些典型类型的天气文档，以及是否有足够的灵活度来供客户自行生成新的天气文档，是否提供足够高的时间分辨率来支持快速的辐照度变化。以光伏模拟与测试业内的知名品牌的光伏模拟器产品为例，其提供了晴天、多云、阴天等状况的典型天气情况实例(如下图1)，另外支持直接在软件内制定或者通过外部数据处理软件(如EXCEL)生成自定义天气文档，时间分辨率为1秒。对于天气文档的时间长度则没有限制，可以支持长时间的测试，如一周甚至更长时间。
光伏逆变器
图1 晴天和阴天的辐照度及温度变化情况，横轴为时间，黄线为辐照度，紫线为温度
业内部分组织也定义了一些“标准”的测试形态，以便对不同的逆变器按照相同标准来做比对。例如：
1. Sandia National Laboratory定义了辐照度和温度变化的几种不同模式。
-- 快速变化(辐照度3秒钟从100W/m2线性升至800W/m2及反向下降)
-- 慢速变化(辐照度半小时从0W/m2线性升至1000W/m2然后相同速率下降回0，同期温度从5度到60度再回到5度)
-- 三角变化(辐照度30秒从100W/m2线性升至800W/m2然后相同速率下降回100W/m2，重复60次)
-- 温度变化(10秒从35度线性升温至75度然后相同速率下降回35度，重复15次)
2. IEC/EN50530在附录B中定义了不同的测试模式。
-- 低辐照度到中辐照度的不同速率往复变化(从100W/m2到500W/m2的变化，11种不同速率，最慢800秒，最快8秒)
-- 中辐照度到高辐照度的不同速率往复变化(从300W/m2到1000W/m2的变化，6种不同速率，最慢70秒，最快7秒)
3. 鉴衡CGC/GF004对于动态效率的测试模式定义与EN50530相同。
应该说这些标准提供了很好的参考条件，便于各逆变器厂商进行针对性的改善动态MPPT性能的研究。这些标准更多的是关注辐照度的变化而非温度的变化，这是由于光伏组件的输出功率受辐照度影响特别剧烈，而温度的影响则相对较小。需要注意的是，这些标准对于辐照度变化的时间分辨率并没有给出强制性的要求，但是其本质上会要求在以秒为基础单位的同时进行进一步的线性内插，以满足该种测试形态。
以EN50530为例，其对于辐照度变化速率的最快的要求是100W/m2/s，以7秒钟实现从300W/m2到1000W/m2的变化。如果我们只是采纳1秒钟变化一次辐照度的方法，则将得到如下的以1秒为步进的阶梯状辐照度变化图档(图2)，而非标准所要求的线性变化状辐照度图档(图3)。
通过简单的数学计算，以一个在标准测试状态下(STC，1000W/m2，25摄氏度)标称为1KW的逆变器为例，来评估这种阶梯状变化方式的影响能有多大。按照EN50530附录C中定义的光伏阵列I/V曲线拟合公式，相应的晶硅模型和薄膜模型在对应辐照度下的理论最大功率点列表如下。
辐照度(W/M2)晶硅Pmp(W)薄膜Pmp(W)
300291.6300.7
400394.3404.8
500497507.9
600599.3609.9
700700.8710.3
800801.4808.9
900900.9905.7
1000999.31000.3
也就是说每次100W/m2的辐照度变化会导致光伏模拟器的输出IV曲线的最大功率点(以下简称Pmp)有一个大约10%标称功率的跳变。另外通过简单的数学计算便可得出此种阶梯状变化方式与理想情况间会造成的实际给逆变器供应功率的差异，在这辐照度线性增大的7秒内对于晶硅模型是少了707W，对于薄膜模型是少了700W，也就是大约每秒少供应100W，约10%标称功率的供应不足。同理当辐照度线性减少的时候就会是大约每秒多供应100W，约10%标称功率的供应过量。这种高达10%的供应功率差异完全是由于光伏模拟器本身的算法导致的。对于高速逆变器来说，这种差异可能严重影响其性能表现，使其无法发挥出自己的真实能力，无法与其他的相对低速的逆变器区分开来。
解决此问题的方法就是在每秒间进行线性内插，使得光伏模拟器给出的IV曲线尽可能地贴合理想的线性变化。例如阿美特克ELGAR的光伏模拟器可以在每秒之间线性内插128次，也就是每7.8毫秒就会自动变更一条新的IV曲线，这样一来就相当于曲线之间几乎是无缝切换。但是这样高速的变化会引入另一个问题，即MPPT追踪精度的计算问题。
目前各厂家基本上都是依靠光伏模拟器本身提供的MPPT精度测量功能来直接计算逆变器的MPPT效率，计算方法是将当前时刻的输出电压乘以输出电流，得到当前的实际输出功率，然后除以当前IV曲线的Pmp。这其中当前的实际输出电压和电流值的获取是需要进行实时测量的，有一个测量时间窗口长度的问题，理论上是时间长度长一些比较好，例如20ms或以上，以便于滤除纹波干扰以获得高精度的读数;而另一个更重要、影响也更大的问题是同步问题。
当IV曲线处于高速自动线性内插的状况(例如每7.8毫秒更新一次)时，很显然常规的20ms测量窗口无法与之匹配，当20ms的测量采样时间完成并得到一个输出功率值时，此时的IV曲线已经更新了二至三次，我们拿这个测量值除以当前使用的IV曲线的Pmp值，得到的MPPT效率显然会存在失真。于是当辐照度处于上升状态时，此时光伏模拟器报告的MPPT效率会偏低;当辐照度处于下降状态时，光伏模拟器报告的MPPT 效率会偏高。如下图(图4)是一个辐照度以100W/m2的速率从1000W/m2下降至300W/m2，同时光伏模拟器进行每秒128次内插的测试结果。我们可以清楚地看到，红色线代表的光伏模拟器报告的实际输出功率高出蓝色线代表的线性下降的理想IV曲线的Pmp，以至于计算得到的MPPT效率会出现超过100%的情况。
图4 100W/m2/s的辐照度线性下降情况下，带高速线性内插功能的光伏模拟器报告的MPPT效率存在较大的误差
为了解决此一问题，我们需要选取适当的IV曲线更新速率以及测量时间窗口。例如阿美特克ELGAR光伏模拟器允许用户设置禁用每秒128次的仪器自动内插更新IV曲线功能，而启用软件统一控制的每100毫秒更新一次IV曲线的方法，而同样由软件来操作在此期间的输出功率回读，这样就可以确保当前输出功率的测量与IV曲线更新的同步问题。这样IV曲线的更新速率为每秒10次，可以使得供应给逆变器的功率跳变、以及供应能量与理想情况的差异均缩减为1%的量级，无疑是目前市面上性能表现最为优秀的光伏模拟器。如下图5是采用该方式后的测试结果。我们可以看到代表实际输出功率测量结果的红色轨迹极好地匹配了代表理想Pmp变化的蓝色轨迹。图6是更长时间上的测试结果图示，包含辐照度下降和上升的两种情况。说明当前这款逆变器可以非常良好地适应这种1000W/ m2的辐照度变化速率，维持99%以上的MPPT效率。
图5 100W/m2/s的辐照度线性下降情况下，开启软件10次/秒线性内插功能的光伏模拟器报告的MPPT效率
图6 更长时间的100W/m2/s的辐照度线性下降情况下，开启软件10次/秒线性内插功能的光伏模拟器报告的MPPT
综上所述，当我们需要在实验室里进行动态的天气状况模拟时，需要能够构建或加载各种复杂天气状况以及国际规范定义的典型测试模式，构建的天气文档的时间分辨率达到秒级，而实际的IV曲线更新速率需要更快(如每秒10次)以满足平滑变化及符合实际状况的要求，同时在高速的IV曲线更新时还务必要确保输出采样数据的同步性，只有这样，我们才能得到足够精确、可信赖的测试结果。
逆变器制作全过程 制作600W的正弦波逆变器， 该机具有以下特点： 1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。 2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。 3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你要什么有什么。 如果PCB没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我保证你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。 4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。 一、电路原理： 该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”；“SPWM驱动板”；“DC-DC驱动板”；“保护板”。
1.功率主板： 功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。该机的BT电压为12V，满功率时，前级工作电流可以达到55A以上，DC-DC升压部分用了一对190N08，这种247封装的牛管，只要散热做到位，一对就可以输出600W，也可以用IRFP2907Z，输出能力差不多，价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方便，加上EE55是现存有的，就用了EE55。关于主变压器的绕制，下面再详细介绍。前级推挽部分的供电采用对称平衡方式，这样做有二个好处，一是可以保证大电流时的二个功率管工作状态的对称性，保证不会出现单边发热现象；二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度，当然，也可以大大减小因为电流不平衡引起的干扰。高压整流快速二极管，用的是TO220封装的RHRP8120，这种管子可靠性很好，我用的是二手管，才1元钱一个。高压滤波电容是470uf/450V的，在可能的情况下，尽可能用的容量大一些，对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。H桥部分用的是4个IRFP460，耐压500V，最大电流20A，也可以用性能差不多的管子代替，用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的常规电路。 下面是功率主板的PCB截图，长宽为200X150MM，因为，这部分的电路比较简单，所以，我没有画原理图，是直接画了
实训任务书 1.题目：单相逆变电源 1）设计并制作如图1所示的单相逆变电源。 R L 图1 电源框图 2）设计基本要求 （1）变压器输入电压U 1=220V，U 2 =18V，逆变器电源输出交流电压U O 为15V， 额定负载电流I O 为2A，负载为电阻性负载。 （2）AC-DC模块为不可控整流设计基本要求（提供直流母线电压）。 （3）输出频率范围为40Hz~60Hz。 （4）采用单片机进行PWM控制。 （5）具有过压、过流、过温保护功能。 3）设计加分要求 （1）负载电流I O在0.2～2A范围变化时，负载调整率S I≤0.5%。 （2）负载电流I O=2A，U2在16V～20V范围变化时，电压调整率S U≤0.5%。 （3）DC-AC变换器的效率 ≥80%（U O =18V,I O =2A）。 （4）实现对输入电压、电流，输出电压、电流的测量和数字显示功能。2.基本要求 1）根据题目要求进行方案论证，理论分析与计算，可重新或修改参考设计。2）用Protel等软件画原理图、PCB图。 3）制作样机，并达到设计基本要求，以及设计加分要求。 3. 设计成果 1）设计原理图与PCB图各1份。 2）设计报告1份。设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试
结果用附件给出。 3）样机1台。 4. 评分参考 1）考勤（全勤10分）。 2）完成设计报告（20分）。 3）用Protel等软件画原理图、PCB图（20分）。 4）完成样机整流部分（10分）。 5）完成样机逆变主电路部分（10分）。 6）完成样机逆变驱动路部分（10分）。 7）完成样机设计基本要求（10分）。 8）完成样机设计加分要求（10分）。 5. 加分 (在4.得分基础上酌情加分，总分100分为上限) 1）对参考设计进行改进，并取得效果（10分）。 2）用Matlab等软件进行仿真（10分）。 3）采用单片机完成加分设计要求（20分）。
深圳市晶福源电子技术有限公司 并网逆变器电性能测试规范 （此文档只适用于金太阳标准） 拟制：彭庆飞/丁川日期：2012.11.19 审核：石绍辉日期：2012.12.01 复审：石绍辉日期：2012.12.07 批准：石绍辉日期：2012.12.07 文件编号：20111219 生效日期：2013.1.1版本号：VA.1
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目录 1目的 (6) 2适用范围 (6) 3定义 (6) 4引用/参考标准 (6) 5测试基本原则及判定准则 (6) 5.1测试基本原则 (6) 5.2 测试问题分类的基本原则和标准 (6) 5.4 质量判定准则 (6) 6测试仪器、测试工具、测试环境 (7) 6.1 测试仪器 (7) 6.2 测试工具 (7) 6.3 测试环境 (7) 7测试项目、测试说明、测试方法、判定标准 (7) 7.1基本性能测试 (7) 7.1.1 直流输入电压范围和过欠压测试 (7) 7.1.2 电网电压响应测试 (8) 7.1.3 电网频率响应测试 (9) 7.1.4 并网电流直流分量 (10) 7.1.5 并网电压的不平衡度测试 (10) 7.1.6 功率因数测试 (10) 7.1.7 效率测试 (11) 7.1.8 最大功率点跟踪（MPPT）测试 (11) 7.1.9 并网电流谐波测试 (13) 7.1.10 噪声测试 (13) 7.1.11 检测和显示精度测试 (14) 7.1.12 母线软启动及浪涌电流测试 (15) 7.1.13 自动开关机测试 (15) 7.1.14 逆变软启动测试 (16) 7.1.16 PV输入限流测试 (16) 7.1.18 输出隔离变压测试 (16) 7.1.19 恢复并网保护测试 (17) 7.1.20 输出过流保护测试 (17) 7.1.21 防反放电保护测试 (18) 7.1.22 极性反接保护测试 (18) 7.1.23 输入过载保护测试 (19) 7.1.24 孤岛保护测试 (19) 7.1.25 逆向功率保护测试 (21) 7.1.26 EPO紧急关机测试 (22) 7.1.29 EPO关机驱动电压测试 (22) 7.1.30 电容放电时间测试 (23) 7.1.31 死区时间测试 (23) 7.1.33 母线电容纹波电流测试 (23) 7.1.34 逆变滤波电容纹波电流测试 (24) 7.1.35 逆变电感纹波电流测试 (24) 7.2 故障模拟测试 (24) 7.2.1 母线软启动失败测试 (24) 7.2.3 输出变压器和电抗器过温模拟测试 (25) 7.2.5 逆变晶闸管/接触器开路故障模拟测试 (25) 7.2.7 风扇故障模拟测试 (26) 7.2.8 输出相序接反保护测试 (26)
2015年6月15日 22:28 太阳能光伏并网控制逆变器工作原理及控制方 摘要：太阳能光伏发电是21世纪最为热门的能源技术领域之一，是解决人类能源危机的重要手段之一，引起人们的广泛关注。本文介绍了太阳能光伏并网控制逆变器的工作过程，分析了太阳能控制器最大功率跟踪原理，太阳能光伏逆变器的并网原理及主要控制方式。 1引言： 随着工业文明的不断发展，我们对于能源的需求越来越多。传统的化石能源已经不可能满足要求，为了避免面对能源枯竭的困境，寻找优质的替代能源成为人们关注的热点问题。可再生能源如水能、风能、太阳能、潮汐能以及生物质能等能源形式不断映入人们的眼帘。水利发电作为最早应用的可再生能源发电形式得到了广泛使用，但也有人就其的环境问题、安全问题提出过质疑，况且目前的水能开发程度较高，继续开发存在一定的困难。风能的利用近些年来也是热点问题，但风力发电存在稳定性不高、噪音大等缺点，大规模并网对电网会形成一定冲击，如何有效控制风能的开发和利用仍是学术界关注的热点。在剩下的可再生能源形式当中，太阳能发电技术是最有利用价值的能源形式之一。太阳能储量丰富，每秒钟太阳要向地球输送相当于210亿桶石油的能量，相当于全球一天消耗的能量。我国的太阳能资源也十分丰富，除了贵州高原部分地区外，中国大部分地域都是太阳能资源丰富地区，目前的太阳能利用率还不到1/1000。因此在我国大力开发太阳能潜力巨大。 太阳能的利用分为"光热"和"光伏"两种，其中光热式热水器在我国应用广泛。光伏是将光能转化为电能的发电形式，起源于100多年前的"光生伏打现象"。太阳能的利用目前更多的是指光伏发电技术。光伏发电技术根据负载的不同分为离网型和并网型两种，早期的光伏发电技术受制于太阳能电池组件成本因素，主要以小功率离网型为主，满足边远地区无电网居民用电问题。随着光伏组件成本的下降，光伏发电的成本不断下降，预计到2013年安装成本可降至1.5美元/Wp，电价成本为6美分/(kWh)，光伏并网已经成为可能。并网型光伏系统逐步成为主流。 本文主要介绍并网型光伏发电系统的系统组成和主要部件的工作原理。 2并网型光伏系统结构 图1所示为并网型光伏系统的结构。并网型光伏系统包括两大主要部分： 其一，太阳能电池组件。将太阳传送到地球上的光能转化成直流电能；其二，太阳能控制逆变器及并网成套设备，负责将电池板输出直流电能转为电网可接受的交流能量。根据功率的不同太阳能逆变器的输出形式可为单相或者三相；可带隔离变压器，也可不配隔离变压器。
太阳能逆变器的测试系统详解 太阳能逆变器测试系统详细描述： 1.防孤岛检测装置(手动型) ACLT-2210M RLC各11.1K,总装机容量33.3K,步进幅度0.001K,最大电流分辨率1mA，满足10K逆变器防孤岛保护试验检测需要 ACLT-3803M RLC各32.97K,总装机容量98.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足30K逆变器防孤岛保护试验检测需要 ACLT-3820M RLC各66.97K,总装机容量200.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足60K逆变器防孤岛保护试验检测需要 ACLT-3830M RLC各109.97K,总装机容量329.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足100K逆变器防孤岛保护试验检测需要 ACLT-3840M RLC各139.97K,总装机容量419.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足130K逆变器防孤岛保护试验检测需要 ACLT-3860M RLC各209.97K,总装机容量629.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足200K逆变器防孤岛保护试验检测需要
ACLT-3880M RLC各269.97K,总装机容量809.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足250K逆变器防孤岛保护试验检测需要 ACLT-38160M RLC各529.97K,总装机容量1589.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足500K逆变器防孤岛保护试验检测需要 ACLT-38300M RLC各1079.97K,装机容量3239.91K,步进幅度0.01K,最大电流分辨率1mA，满足1000K逆变器防孤岛保护试验检测需要 太阳能逆变器测试系统 一、太阳能逆变器测试系统关于谐振频率的难点为了模拟孤岛运行环境，需要RLC负载能够精确产生一个稳定的基频频率（50Hz或60Hz），谐振频率公式，L与C一定要均衡，才能达到基频频率。为了高效率实施逆变器检测，防孤岛试验检测装置在选型时一定要注意选择一套可以稳定、快速、自动调试出基频频率的RLC负载。 二、太阳能逆变器测试系统关于逆变器输出无功对谐振频率的影响所有被测光伏逆变器一定会有无功输出，无功可能是容性，也可能也是感性。关键是在实施防孤岛效应保护试验时，逆变器输出无功功率一定要可以自动补偿到RLC 负载调试中，避免在试验过程过欠频触发保护，导致测量结果错误。所以一定要注意选择一套可以自动补偿逆变器输出无功功率的RLC负载。 三、太阳能逆变器测试系统关于寄生量对测量结果的影响如果试验的电感负荷比电容大，谐振频率会大于50Hz，电感负荷比电容小，谐振频率会小于
逆变器初学者必看制作秘笈（全部资料） 自从公布了1KW正弦波逆变器的制作过程后，有不少朋友来信，提这样那样的问题，很多都是象我这样的初学者。为此，我花了近一个月的时间，制作了这台600W的正弦波逆变器，并将此台机器的制作过程和各位好友在此分享，谨此献给曾经和我一样的逆变器初学者，如您能有所收获，并举一反三，将是我此次分享的最大的收获。 该机具有以下特点： 1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯 硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。 2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的 PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。 3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你 要什么有什么。 如果PCB没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我保证你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。 4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。 下面是样机的照片和工作波形： 一、电路原理： 该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”； “SPWM驱动板”；“DC-DC驱动板”；“保护板”。 1.功率主板： 功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。该机的BT电压为12V，满功率时，前级工作电流可以达到55A以上，DC-DC升压部分用了一对190N08，这种247封装的牛管，只要散热做到位，一对就可以输出600W，也可以用IRFP2907Z，输出能力差不多，价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方
光伏逆变器MPPT效率测试步骤方法 在现实生活中，由于阳光照射角度、云层、阴影等多种因素影响，光伏阵列接受到的阳光辐照度和相应温度在不同的条件下会有很大的差别，比如在早晨和中午，在晴朗和多云的天气下，特别是云层遮掩的影响，可能会造成短时间内辐照度的剧烈变化。因此对于光伏逆变器而言，其必须具备应对阳光辐照度持续变化的策略，始终维持、或者是在尽可能短的时间内恢复到一个较高的MPPT精度水平，以及较高的转化效率，才能在现实生活中实现良好的发电效果。 目前光伏逆变器行业中各大厂商对于静态MPPT追踪算法的处理基本都展现出了很高的水准，可以精确地维持在非常接近100%的水平，为后端直流转交流的过程提供了良好的基础。这一点也体现在各个型号的逆变器的总体效率参数上，标称值一般都很高。而在逆变器实际的工作环境中，日照、温度等外部条件是处于实时动态变化的过程中，逆变器在这样的条件下工作，其动态效能也就成为了衡量其实际性能的不可忽视的重要指标。 在实验室的测试环境下，光伏模拟器作为可以直接模拟各种类型、各种配置的光伏阵列的高效模拟器，已经被广泛地应用于逆变器的测试。但此前的测试更多地集中于模拟各种静态条件下（即在测试过程中维持给定的IV曲线不变化），或者是有限的低强度变化（如测试过程中会在给定的两条或数条IV曲线之间切换），较少涉及长时间、高强度的真实工作状况的模拟。笔者关注使用光伏模拟器来模拟光伏阵列随时间而发生动态变化的输出，探究此动态MPPT测试功能的实用性和其中需要注意的要点。 由于动态天气的组合方式几乎无穷无尽，因此首要的问题是光伏模拟器提供了哪些典型类型的天气文档，以及是否有足够的灵活度来供客户自行生成新的天气文档，是否提供足够高的时间分辨率来支持快速的辐照度变化。我们以光伏模拟与测试业内的知名品牌阿美特克ELGAR的光伏模拟器产品为例，其提供了晴天、多云、阴天等状况的典型天气情况实例（如下图1），另外支持直接在软件内制定或者通过外部数据处理软件（如EXCEL）生成自定义天气文档，时间分辨率为1秒。对于天气文档的时间长度则没有限制，可以支持长时间的测试，如一周甚至更长时间。
光伏发电系统逆变器结构特点 提出问题: 1.光伏发电系统并网时的主要部件是什么? 2.光伏逆变器如何分类？其电路如何构成? 3.IGBT是什么，有什么特点，主要参数? 4.电力MOSFET是什么，主要参数和特性？ 5.逆变器的常用电路有哪些，各自的接线和特点是什么？ 6.常用逆变器的形式有哪些，各自特点是什么，主要生产厂家? 1?光伏发电系统并网时的主要部件是什么？ 光伏发电系统并网时的主要部件是逆变器。 无论是太阳能电池、风力发电还是新能源汽车，其系统应用都需要把直流电转换为交流电，承担这一任务的部件为逆变器。 逆变器乂称电源调整器、功率调节器，是光伏系统必不可少的一部分。通常，物理上把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。逆变器的名称由此而來。光伏逆变器最主要的功能是把太阳能电池板所发的直流电转化成家电使用的交流电。 逆变器是光伏系统的心脏，太阳能电池板所发的电全部都要通过逆变器的处理才能对外输出，逆变器对于整套系统的运行起着重要的作用，逆变器的核心器件是IGBT（绝缘栅双极型晶体管），也是价格最高的部件之一。
2.光伏逆变器如何分类？其电路如何构成? 光伏逆变器的分类如下图： 逆变器的分类 输出波形运行方式输出交流电相数功率流动方向方波逆变器阶梯波 逆变器正弦波逆变 器 离网逆变器并网逆 变器 单相逆变器三相 逆变器 单向逆变器双向逆 变器 功率较小(<4kW)的光伏发电系统一般采用正弦波逆变器。逆变器的显示功能主要包括：直流输入电斥?和电流的测量值，交流输出电床和电流的测最值，逆变器的工作状态(运行、故障、停机等)。 光伏逆变器的电路构成如下图所示： 控制电路： 逆变器的控制电路主要是为主逆变电路提供一系列的控制脉冲來控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能。 辅助电路: 辅助电路主要是将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。辅助电路还包含多 并网逆变器 Sd Conriectca Convener s?. AC Elecincrty Q 电网s > 华为光伏逆变器常见故障及处理 1、绝缘阻抗低：使用排除法。把逆变器输入侧的组串全部拔下，然后逐一接上，利用逆变器开机检测绝缘阻抗的功能，检测问题组串，找到问题组串后重点检查直流接头是否有水浸短接支架或者烧熔短接支架，另外还可以检查组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。 2、母线电压低：如果出现在早/晚时段，则为正常问题，因为逆变器在尝试极限发电条件。如果出现在正常白天，检测方法依然为排除法，检测方法与1项相同。 3、漏电流故障：这类问题根本原因就是安装质量问题，选择错误的安装地点与低质量的设备引起。故障点有很多：低质量的直流接头，低质量的组件，组件安装高度不合格，并网设备质量低或进水漏电，一但出现类似问题，可以通过在洒粉找出**点并做好绝缘工作解决问题，如果是材料本省问题则只能更换材料。 4、直流过压保护：随着组件追求高效率工艺改进，功率等级不断更新上升，同时组件开路电压与工作电压也在上涨，设计阶段必须考虑温度系数问题，避免低温情况出现过压导致设备硬损坏。 5、逆变器开机无响应：请确保直流输入线路没有接反，一般直流接头有防呆效果，但是压线端子没有防呆效果，仔细阅读逆变器说明书确保正负极后再压接是很重要的。逆变器内置反接短路保护，在恢复正常接线后正常启动。 6、电网故障： 电网过压：前期勘察电网重载（用电量大工作时间）/轻载(用电量少休息时间)的工作就在这里体现出来，提前勘察并网点电压的健康情况，与逆变器厂商沟通电网情况做技术结合能保证项目设计在合理范围内，切勿“想当然”，特别是农村电网，逆变器对并网电压，并网波形，并网距离都是有严格要求的。出现电网过压问题多数原因在于原电网轻载电压超过或接近安规保护值，如果并网线路过长或压接不好导致线路阻抗/感抗过大，电站是无法正常稳定运行的。解决办法是找供电局协调电压或者正确选择并网并严抓电站建设质量。 电网欠压：该问题与电网过压的处理方法一致，但是如果出现独立的一相电压过低，除了原电网负载分配不完全之外，该相电网掉电或断路也会导致该问题，出现虚电压。 电网过/欠频：如果正常电网出现这类问题，证明电网健康非常堪忧。 电网没电压：检查并网线路即可。 电网缺相：检查缺相电路，即无电压线路。 三相不平衡，并网线路外加特殊设备导致并网异常震荡，超长距离并网，电网削顶过压相移。 7、最后一点——监控搭接：正确阅读各设备说明书机型线路压接，设备连接，并设置好设备的通讯地址，时间，是保证通讯稳定有效的保证！ 8、发电量保证：有空擦擦板子，发电量“凸”一下就起来了。 制作600W的正弦波逆变器 该机具有以下特点： 1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。 2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。 3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你要什么有什么。如果PCB 没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我保证你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。 4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。 下面是样机的照片和工作波形： 一、电路原理： 该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”；“SPWM驱动板”；“DC-DC驱动板”；“保护板”。 1.功率主板： 功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。该机的BT电压为12V，满功率时，前级工作电流可以达到55A以上，DC-DC升压部分用了一对190N08，这种247封装的牛管，只要散热做到位，一对就可以输出600W，也可以用IRFP2907Z，输出能力差不多，价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方便，加上EE55是现存有的，就用了EE55。关于主变压器的绕制，下面再详细介绍。前级推挽部分的供电采用对称平衡方式，这样做有二个好处，一是可以保证大电流时的二个功率管工作状态的对称性，保证不会出现单边发热现象；二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度，当然，也可以大大减小因为电流不平衡引起的干扰。高压整流快速二极管，用的是TO220封装的RHRP8120，这种管子可靠性很好，我用的是二手管，才1元钱一个。高压滤波电容是470uf/450V的，在可能的情况下，尽可能用的容量大一些，对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。H桥部分用的是4个IRFP460，耐压500V，最大电流20A，也可以用性能差不多的管子代替，用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的常规电路。 下面是功率主板的PCB截图，长宽为200X150MM，因为，这部分的电路比较简单，所以，我没有画原理图，是直接画了PCB图的。该板布板时，曾得到好友的提示帮助，特在此表示感谢。 逆变电源设计与总结报告 2013年5月6日星期一 目录 一、方案论证与比较 (1) 1、总体方案的比较 (1) 2、隔离型DC-DC电路方案 (2) 3、高频变压器后级整流方案 (3) 4、SPWM波产生方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.高频变压器参数设计 (3) 2.LC低通滤波参数设计 (4) 三、电路与程序设计 (5) 1.推挽式隔离型直流变换电路 (5) 2.逆变电路 (7) 3.保护电路 (7) 4.辅助电源 (8) 5.SPWM产生程序 (8) 四、测试结果及分析 (9) 1.测试方法与测试条件 (9) 2.主要测试结果 (9) 元件参数根据计算可知，L=4.7UH,C=2.2UF.仿真波形如图11所示。 (10) 五、设计总结 (10) 摘要 本设计实现了一种基于的高频链逆变电源。系统由输入欠压保护、推挽升压、全桥逆变、SPWM波产生、低通滤波、输出过流保护、辅助电源等电路组成。12V 的直流电通过推挽式变换逆变为高频方波，经高频变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压。前级DC-DC变换采用SG3525驱动MOSFET得到高压直流电，然后通过产生的SPWM驱动全桥电路，再经低通滤波得到220V的工频正弦交流电。采用反激式开关电源升压再经稳压芯片稳压供电很好的实现隔离，并且具有输入欠压保护和输出过流保护，输出功率可达100W。该电源体积小、效率高、输出电压稳定，非常适用于车载逆变器。 关键词：推挽升压全桥逆变滤波反激式 Abstract This design implements a Cortex M3 based on the high-frequency link inverter power supply.System consists of input undervoltage protection, push-pull boost, full-bridge inverter, SPWM wave generator, low pass filtering, output over-current protection, auxiliary power and other circuit.12V direct current through the push-pull inverter is a high frequency square wave transform, the high-frequency step-up transformer, then rectified and filtered to get a stable DC voltage of about 320V.Former level DC-DC conversion by using SG3525 drive MOSFET high voltage DC and then generate the SPWM drive M3 full bridge circuit, and then low-pass filter obtained by the frequency sinusoidal AC 220V.With a flyback switching power supply step-up regulator chip re-powering through the realization of good isolation, and with input voltage protection and output over-current protection, output power up to 100W.The power, small size, high efficiency, output voltage stability, ideal for automotive inverter. Key words: push-pull boost full-bridge inverter flyback M3 概述 逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置，是太阳能、风力发电中一个重要部件。随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，逆变技术也从通过直流电动机——交流发电机的旋转方式逆变技术，发展到二十世纪六、七十年代的晶闸管逆变技术，而二十一世纪的逆变技术多数采用了MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、MCT 等多种先进且易于控制的功率器件，控制电路也从模拟集成电路发展到单片机控制甚至采用数字信号处理器（DSP）控制。各种现代控制理论如自适应控制、自学习控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制理论和算法也大量应用于逆变领域。其应用领域也达到了前所未有的广阔，从毫瓦级的液晶背光板逆变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站；从日常生活的变频空调、变频冰箱到航空领域的机载设备；从使用常规化石能源的火力发电设备到使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少不了逆变电源。毋须怀疑，随着计算机技术和各种新型功率器件的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优越的方向发展。 一、方案论证与比较 1、总体方案的比较 方案一：如图1所示，12V的直流电经过DC-AC逆变成10V/50HZ交流电，再经工频变压器升压到220V. 100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13) 1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计 光伏并网逆变器系统 调试报告 项目名称________________ 报告编号________________ 拟制单位________________ 拟制日期________________ 阳光电源股份有限公司 SUNGROW POWER SUPPLY CO.,LTD. 一、系统调试整体信息 序号类别内容备注 1 调试日期 2 调试地点 3 调试人员 4 站房信息 5 系统配置逆变器主机台 调试记录表 共份直流配电柜台 交流配电柜台 光伏汇流箱台 环境检测仪台 数据采集器台 工控机台 二、系统调试结论 调试项目达标条件自检结果验收意见光伏汇流箱符合要求，功能正常 直流配电柜符合要求，功能正常 交流配电柜符合要求，功能正常 环境检测仪符合要求，功能正常 数据采集器符合要求，功能正常 并网逆变器符合要求，功能正常 系统通讯符合要求，功能正常 施工单位检查评定结果： 调试人员： （签字/单位公章） 日期：年月日 监理（建设）单位验收结论： 专业监理工程师或负责人： （签字/单位公章） 日期：年月日 并网逆变器调试记录表编号：项目名称产品型号 业主单位产品编号 设备厂家安装位置 调试步骤调试项目技术要求及调试内容 自检 结果 验收 记录 1 设备安装情况检查设备安装应牢固可靠,柜门开启方便 连接线情况检查连接线具有明确标识，接线牢固可靠，无松动连接线绝缘阻值检查进线、出线对地阻值大于10兆欧，无碰壳现象设备接地阻值检查接地电阻不应大于10欧（或符合设计要求） 2 逆变器运行参数 正常运行时逆变器运行数据记录 L1-L2\N电压V L1电流 A L2-L3\N电压V L2电流 A L3-L1\N电压V L3电流 A 电网频率HZ 直流电压 V 输出功率KW 直流电流 A 机内温度℃日发电量KWh 总发电量 KWh CO2减排Kg 3 逆变器LCD显示液晶屏显示正常，字符清晰时间校对 4 逆变器启动、停机、 待机试验 电网正常时，直流电压大于启动电压，等待1-5分 钟左右逆变器启动运行；当交流侧功率小于500W连 续10分钟机器待机；通过LCD上操作按键，执行启 停机命令，逆变器能正常启停机 紧急停机测试触动紧急停机按钮，机器立即停止工作 防孤岛效应保护电网失电，逆变器应在0.2秒内停止输出 上位机通讯测试逆变器和上位机通讯流畅，无数据丢失 施工单位检查评定结果： 项目专业调试人员： （签字/公章） 日期：年月日监理（建设）单位验收结论： 专业监理工程师： （签字/公章） 日期：年月日 逆变器简单测试步骤 1、检查柜内元器件表面情况是否正常，各个连接线插头是否插好。 2、均压电组的测量：如下图所示，用万用表表笔分别测量1、2之间和 3、4之间的电阻值，其电阻值为2.3K欧姆。装置中共有3组均压电组（每组电容组配一组这样的均压电组） 均压电组 均压电组与电容组的连接头 3、滤波电阻测量：如图所示，用万用表的电阻档，测量下图中标着A、B端之间的电组，其电阻值约为2欧姆左右，逆变器上共有12个这样的电阻。即每个IGBT 块有一个。 滤波电阻 4、可控硅、触发电路及检测电路的模拟方式测试： 1)分断直流侧进线开关。 2)等待放电至安全电压后，将电机大线拆开（拆两相绕组即可） 3)将电容组与装置分开。 4)松开直流侧保险F41（+）上的螺丝A， F42（-）上的螺丝B（其中A、B如 下图所示），并接入24V直流电压。此时外接24V直流电压必须确保不能送入同母线的其它装置。否则要拆掉直流侧保险F41（+）、F42（-），而将外接电源接到下口。（接线时注意电源极性应与装置直流母线极性相对应）。 5)送上控制电源。 6)首先做一下工厂复位P060=2，P366=0，P970=0，复位完成后，P060=1（前提 必须有该装置的参数备份），把逆变器参数P848.001（i001：各从动装置释放脉冲，位0用于主动装置的脉冲释放，位1用于第一台从动装置的脉冲释放等等，前提设定多台并联连接装置，该参数仅用于测试目的）的值由0改为1，面板显示0010（直流母线预充电），此时我们将参数P372改为1（参数P372选择模拟运行的功能参数。模拟运行允许装置不带DC母线电压进行测试运行，因此装置必须要有一部24V电源。如果DC母线电压超过额定DC 母线电压的5%，不能选择模拟运行。0=模拟运行无效，1=模拟运行有效）。 P100=1 7)打内控合闸。面板则显示正常。开始测试主装置，装置在面板上合闸后，进 入合闸0000运行状态，在此将给定加到50HZ运行. 8)用万用表分别测量直流测正、负对交流侧的电压，其值约为12.44V左右。 用交流档测量交流侧相间电压为19.7V左右。 如果正常，则说明装置可控硅、触发电路、检测电路基本上没有问题。 5、插入电容组。用万用表的二极管档分别测量每组电容组的充放电情况，其方法为：如下图所示，分别测量1、2之间的插头和3、4之间的插头，其数值应该逐渐增加到0.5V以上就可以了，说明电容组没有问题。（装置中电容组有三组，即有三组插头。） 电容组的连接头 6、在确认没有问题后，断开控制电源，恢复逆变器电容组，将24V电源摘下。 ? T üV , T U E V a n d T U V a r e r e g i s t e r e d b r a n d m a r k s . A n y u s e a n d a p p l i c a t i o n r e q u i r e s p r i o r a p p r o v a l . P 1S B 046z h e n G C 12081.0 光伏逆变器测试实验室PV inverter testing lab 光伏逆变器一站式认证服务 One-stop PV Inverter Certification Service PRODUCTS ? ELECTRICAL TUVdotCOM，展示企业与产品的竞争优势TUVdotCOM.The visible difference. 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It is the first CBTL certified testing laboratory for PV inverters in China, and is recognised by CNAS, CGC, TAF, OSHA, SCC, DAkkS, etc. 太阳能逆变器开发思路和方案 内容摘要：摘要：针对光伏并网发电系统中关键部件逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。从电网.光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发，分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法，比较其运行效率和控制效果。对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状.亟待解决的问题进行了阐述，指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。 摘要：针对光伏并网发电系统中关键部件逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。从电网.光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发，分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法，比较其运行效率和控制效果。对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状.亟待解决的问题进行了阐述，指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。 关键词：光伏并网发电系统；逆变器；拓扑结构；最大功率点跟踪；孤岛效应 O 引言由于传统能源的枯竭和人们对环境的重视，电力系统正面临着巨大变革，分布式发电将成为未来电力系统的发展方向。其中，光伏发电以其独特的优点，被公认为技术含量高.最有发展前途的技术之一。但是光伏发电系统存在着初期投资大.成本较高等缺点，因而探索高性能.低造价的新型光电转换材料与器件是其主要研究方向之一。另一方面，进一步减 少光伏发电系统自身损耗.提高运行效率，也是降低其发电成本的一个重要途径。逆变器效率的高低不仅影响其自身损耗，还影响到光电转换器件以及系统其他设备的容量选择与合理配置。 因此，逆变器已成为影响光伏并网发电系统经济可靠运行的关键因素，研究其结构与控制方法对于提高系统发电效率.降低成本具有极其重要的意义 [5] 。 本文从电网.光伏阵列以及用户对于并网逆变器的要求出发，分析了不同的逆变器拓扑结构与控制方法，比较了其运行效率和控制效果。对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状.亟待解决的技术问题进行了综合，进一步指出了光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。 1 光伏发电系统对逆变器的要求光伏并网发电系统一般由光伏阵列.逆变器和控制器3 部分组成。逆变器是连接光伏阵列和电网的关键部件，它完成控制光伏阵列最大功率点运行和向电网注入正弦电流两大主要任务。 1 .1 电网对逆变器的要求逆变器要与电网相连，必须满足电网电能质量. 防止孤岛效应和安全隔离接地3 个要求。 为了避免光伏并网发电系统对公共电网的污染，逆变器应输出失真度小的正弦波。影响波形失真度的主要因素之一是逆变器的开关频率。在数控逆变系统中采用高速 DSP 等新型处理器，可明显提高并网逆变器的开关频率性能，它已成为实际系统广泛采用的技术之一；同时，逆变器主功率元件的选择也至关重要。小华为光伏逆变器常见故障及处理
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