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高效率光伏逆变器应用的创新拓扑介绍
随着太阳能光伏发电技术的不断发展，光伏逆变器作为太阳能发电系统中的核心部件，也在不断地进行创新和改进。
高效率光伏逆变器应用的创新拓扑，是近年来光伏逆变器领域的一个重要发展方向。
传统的光伏逆变器采用的是单相桥式逆变器拓扑，其输出电压波形存在较大的谐波，效率较低。
而高效率光伏逆变器应用的创新拓扑则采用了多种新型的拓扑结构，以提高逆变器的效率和性能。
其中，全桥式拓扑是一种常见的高效率光伏逆变器拓扑。
该拓扑结构采用四个开关管，可以实现全波桥式逆变，输出电压波形更加平滑，谐波含量更低，效率更高。
此外，全桥式拓扑还可以实现电网并联，提高系统的可靠性和稳定性。
多电平逆变器也是一种常见的高效率光伏逆变器拓扑。
该拓扑结构采用多个开关管和电容器，可以实现多级逆变，输出电压波形更加平滑，谐波含量更低，效率更高。
此外，多电平逆变器还可以实现电网并联和电网互联，提高系统的可靠性和灵活性。
除了以上两种拓扑结构，还有其他一些创新的拓扑结构，如Z源逆变器、谐振逆变器等，都可以实现高效率的光伏逆变器应用。
高效率光伏逆变器应用的创新拓扑是光伏逆变器领域的一个重要发展方向。
通过采用新型的拓扑结构，可以提高逆变器的效率和性能，进一步推动太阳能光伏发电技术的发展。
光伏逆变器的拓扑结构与性能优化光伏逆变器是太阳能发电系统的重要组成部分，它可以将直流电转换为交流电，以满足电网接入或独立电力供应的需求。
在设计和优化光伏逆变器的拓扑结构和性能时，需要考虑多种因素，包括效率、功率因数、谐波失真、电磁干扰等。
本文将介绍光伏逆变器的常见拓扑结构，以及在实际应用中如何优化其性能。
光伏逆变器的拓扑结构主要有单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和多电平逆变器等。
其中，单相桥式逆变器适用于单相光伏系统，拓扑简单、成本低廉。
三相桥式逆变器适用于三相光伏系统，能够提供更高的功率密度和更低的谐波失真。
而多电平逆变器则可以有效减小输出波形的谐波失真，提高系统的效率和可靠性。
在光伏逆变器的性能优化方面，首先要考虑的是其效率。
逆变器的效率直接影响到太阳能发电系统的整体效能。
为了提高逆变器的效率，可以采用高效的功率开关器件，如硅碳化物（SiC）器件，其开关速度快、导通压降低。
此外，还可以采用最大功率点追踪（MPPT）算法，在不同光照条件下，调整逆变器的工作点，以获得最大的输出功率。
其次，功率因数也是光伏逆变器性能优化的重要指标之一。
功率因数反映了电流和电压之间的相位差，功率因数越接近1，说明逆变器对电网的负载更加合适。
为了提高功率因数，可以采用电容滤波器或无源滤波器，将逆变器输出的谐波成分滤除，减小谐波失真，进而提高功率因数。
此外，光伏逆变器的谐波失真也需要得到重视和优化。
逆变器输出波形中存在的谐波成分会对电网和其他电气设备造成干扰，并增加能量损耗。
为了降低谐波失真，可以采用多电平逆变器拓扑结构，通过增加电平数来调整逆变器输出波形，减小谐波成分。
此外，还可以采用滤波器来滤除高次谐波，以获得更纯净的输出波形。
另外，光伏逆变器在工作过程中还会产生一定的电磁干扰。
为了减小电磁干扰，可以采用屏蔽器件、优化线路布局和地线设计，以提高光伏逆变器的抗干扰能力。
此外，还可以采用PWM调制技术，调整开关频率，减小高频谐波传输，从而降低电磁干扰的程度。
微型光伏逆变器设计要素及拓扑结构1.微型逆变器设计要素与整个系统使用一个逆变器相比，为系统内每个太阳能电池组件都配备一个微型逆变器会再次提升整个系统的转换效率。
微型逆变器拓扑的主要好处是，即便其中一个逆变器消失故障，能量转换仍能进行。
设计微型逆变器需要考虑的要素如下：1）变换效率高。
并网逆变器的变换效率直接影响整个发电系统的效率，为了保证整个系统较高的发电效率，要求并网微型逆变器具有较高的变换效率。
2）牢靠性高。
由于微型逆变器直接与太阳能电池组件集成，一般与太阳能电池组件一起放于室外，其工作环境恶劣，要求微型逆变器具有较高的牢靠性3）寿命长。
太阳能电池组件的寿命一般为二十年，微型逆变器的使用寿命应当与太阳能电池组件的寿命相当。
4）体积小。
微型逆变器直接与太阳能电池组件集成在一起，其体积越小越简单与太阳能电池组件集成。
5）成本低。
低成本是产品进展的必定趋势，也是微型逆变器市场化的需求。
认真权衡这些高层次要求是确定MCU需要哪些功能的最好方法，例如，当并联太阳能电池组件时需要负载平衡掌握。
所选MCU 必需能检测负载电流以及能通过开/关掌握MOSFET上升或降低输出电压，这需要一个高速片上ADC来采样电压和电流。
对于针对光伏逆变器应用所设计的MCU，一个极具价值的特性是双片上振荡器，可用于时钟故障检测以提高牢靠性。
能够同时运行两个系统时钟的力量也有助于削减太阳能电池组件安装时消失的问题。
由于在微型逆变器设计中分散了如此多的创新，对MCU来说，其最重要的特性或许就是软件编程力量，该特性使得在电源电路设计和掌握中拥有最高的敏捷性。
片上集成恰当的掌握外设以及高模拟集成度是保证系统低成本的两个基本要素，为执行针对优化转换、系统监控和能量存储各环节中的效率所开发出的算法，高性能也是必需的。
2.微型逆变器拓扑结构微型逆变器的特别应用需求，打算了其不能采纳传统的降压型逆变器拓扑结构，如全桥、半桥等拓扑，而应当选择能够同时实现升降压变换功能的变换器拓扑，除能够实现升降压变换功能外，还应实现电气隔离；另一方面，高效率、小体积的要求打算了其不能采纳工频变压器实现电气隔离，需要采纳高频变压器。
光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构首先，光伏并网逆变器的拓扑结构有很多种，常用的有串联逆变器、并联逆变器以及单相桥式逆变器等。
1.串联逆变器串联逆变器是将多个逆变单元串联在一起，通过分时工作的方式实现高电压输出。
它能够实现更高的输出功率和电压，适用于大容量的光伏发电系统。
2.并联逆变器并联逆变器是将多个逆变单元并联在一起，实现总输出功率的叠加。
它具有输出功率分散、可靠性高的特点，适用于小功率的光伏发电系统。
3.单相桥式逆变器单相桥式逆变器是采用单相桥式整流电路和逆变电路，能够实现交流输出。
它结构简单，适用于小功率的光伏发电系统。
选取逆变器的拓扑结构时，需要考虑光伏电池板的输出电压和功率以及电网的要求。
不同的拓扑结构有不同的特点和适用场景，设计者需要根据具体需求选择最合适的拓扑结构。
在硬件设计中，光伏并网逆变器的主要电路包括：整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等。
1.整流电路：用于将光伏板输出的直流电转换为交流电。
常见的整流电路包括单相全波桥式整流电路和三相全波桥式整流电路等。
2.滤波电路：用于去除转换过程中产生的谐波和噪声，保证逆变器输出的电流和电压的纯净度。
常见的滤波电路有LC滤波电路和LCL滤波电路等。
3.逆变电路：用于将直流电转换为交流电，并注入电网。
常见的逆变电路有全桥逆变电路和半桥逆变电路等。
4.控制电路：用于控制逆变器的输出电流和电压，以及保护逆变器的安全运行。
控制电路通常包括微控制器、驱动电路、保护电路等。
在硬件设计过程中，需要选取合适的元器件和电路参数。
如选择功率器件时需要考虑功率损耗、开关速度等因素；选择电容和电感时需要考虑峰值电流和谐振频率等因素。
同时，还需要设计合理的散热系统来保证逆变器的温度和性能稳定。
总而言之，光伏并网逆变器的硬件设计和拓扑结构是实现光伏发电系统有效注入电网的关键。
合理的硬件设计和拓扑结构能够提高逆变器的效率和可靠性，从而提高光伏发电系统的整体性能。
光伏逆变器的dcdc拓扑1.引言1.1 概述光伏逆变器是将光伏电池发出的直流电能转换为交流电能的装置。
其核心部分是DC-DC拓扑，它能够实现对直流电压进行有效的调整和转换，以满足逆变器和光伏电池的工作要求。
DC-DC拓扑是指将一个直流电源的电压转换到另一个电压水平的电路结构。
它是光伏逆变器中的关键组成部分，用于将光伏电池发出的直流电能转换为适合于输送到电网的交流电能。
因此，DC-DC拓扑在光伏逆变器中发挥着至关重要的作用。
光伏逆变器的DC-DC拓扑应用有许多种。
其中比较常见的有升压拓扑、降压拓扑和升降压拓扑。
升压拓扑适用于光伏电池电压较低的情况，能够将低电压的直流电能转换为高电压的直流电能。
降压拓扑适用于光伏电池电压较高的情况，能够将高电压的直流电能转换为低电压的直流电能。
而升降压拓扑则是一种能够实现对直流电压进行升压或降压的多功能拓扑。
总之，光伏逆变器的DC-DC拓扑是光伏电池转换为交流电的核心环节。
它通过有效的电压调整和转换，实现了光伏逆变器和光伏电池之间的协同工作。
掌握不同拓扑的应用特点和优势，对于光伏逆变器的设计和性能提升具有重要意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的结构框架，帮助读者了解全文的组织结构和内容安排。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
其中引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节；正文部分包括DC-DC拓扑概述和光伏逆变器的DC-DC拓扑应用两个小节；结论部分包括总结和展望两个小节。
引言部分首先对光伏逆变器的DC-DC拓扑进行简要概述，介绍其基本概念和作用。
接着，介绍了本文的结构框架，即引言、正文和结论三个部分的内容。
最后，明确了本文的目的，即通过对光伏逆变器的DC-DC 拓扑进行深入研究，揭示其应用领域和重要性。
正文部分首先对DC-DC拓扑进行了全面的概述，包括定义、分类和基本特点等方面的内容。
进一步，详细讨论了光伏逆变器的DC-DC拓扑应用，重点介绍了其在光伏发电系统中的作用和优势。
逆变器：从拓扑结构到工作原理逆变器是一种将直流电转换成交流电的电力转换设备，应用于太
阳能发电、风力发电及其他电力系统中。
逆变器可以分为单相逆变器
和三相逆变器两种，其中三相逆变器是比较常见的逆变器形式。
接下
来让我们一起来了解逆变器的拓扑结构及工作原理。
逆变器的拓扑结构通常采用全桥式结构，这种结构能够实现较大
功率的转换，并且不会产生直流浪涌电流。
逆变器的输出电压和频率
可以通过控制开关管的开和关时间来实现。
全桥式逆变器由四个开关
管和两个二极管组成，这些开关管分别将负载连接到正、负交流电源
或者相反的方式来实现正/负输出电压。
当两个对角线上的开关管同时
开启，负载将与交流电源负极相连，从而通过输出电压实现功率转换。
逆变器的工作原理基于在半周期内非常短的时间内，将开关管的
开启和关闭状态不断地进行切换，从而改变输出波形的幅度和频率。
直流能源在通过全桥式结构后，经过开关管的周期性控制，输出为交
流电源。
逆变器的性能取决于开关管的导通和非导通状态，并且需要
精确的时序控制来确保输出波形的准确性。
总之，逆变器是一个复杂的电力转换设备，拓扑结构和工作原理
的理解对于太阳能发电、风力发电及其他电力系统的设计和运行至关
重要。
逆变器的功率转换效率和输出波形质量对于系统功率输出和负
载电器运行的影响巨大，因此需要仔细的设计和调试确保稳定性和可
靠性。
光伏发电系统的拓扑结构设计光伏发电系统是一种利用太阳能转换为电能的可再生能源发电系统。
为了提高光伏发电系统的效率和稳定性，拓扑结构设计是非常重要的环节。
本文将从光伏电池阵列的布置、逆变器的选型和设计、并网逆变器的安装等方面，详细探讨光伏发电系统的拓扑结构设计。
首先，光伏电池阵列的布置是光伏发电系统设计中的关键一步。
合理的布置可以最大限度地提高光伏电池的接收太阳辐射能力，进而提高系统的发电效率。
根据实际情况，可以选择单排、双排、多排等布置方式。
在布置时需要考虑阴影遮挡、空间利用率、方便维护等因素，以确保光伏电池阵列的稳定工作。
其次，逆变器的选型和设计也是光伏发电系统拓扑结构设计中的重要环节。
逆变器的主要功能是将光伏电池阵列产生的直流电转换为交流电，供电给家庭、工业用电等。
在选型时，需要考虑电压转换效率、负载适应性、电网稳定性等因素。
同时，在设计逆变器时，还需要考虑保护电路的设计、故障自检与报警、电网连接等功能的实现，以确保系统的安全稳定运行。
最后，光伏发电系统的并网逆变器的安装也是拓扑结构设计中的重要一环。
并网逆变器的安装位置对系统的发电效率和稳定性有着关键的影响。
通常情况下，可以选择安装在电网的负荷侧，使得系统的电能输出能够直接供应给电网，提高供电质量。
在安装时，需要注意逆变器与电网之间的连接方式、保护措施以及系统接地等问题，以确保安全并且符合电网的要求。
除了以上的拓扑结构设计要点，还需要考虑光伏发电系统的运行监测、故障检测与报警、系统维护等方面。
运行监测可以通过系统中的传感器和监测设备，实时获取光伏电池阵列的工作状态、发电功率等信息。
故障检测与报警可以提前发现光伏电池阵列、逆变器等设备的故障，并及时采取修复措施，以保证系统的连续工作。
系统维护包括定期清洁光伏电池板、检查电路连接和接线、定期检查逆变器和保护装置等，以保障系统的长期稳定运行。
总之，光伏发电系统的拓扑结构设计是提高系统效率和稳定性的重要环节。
光伏逆变器拓扑结构分析与优化引言光伏逆变器是将光伏系统中直流电能转化为交流电能的重要装置。
其拓扑结构的合理设计和优化对于提高光伏电站的性能和效率至关重要。
本文将对光伏逆变器的拓扑结构进行分析与优化，以便在实际应用中更好地满足光伏系统的要求。
一、光伏逆变器的基本原理光伏逆变器是通过将光伏阵列产生的直流电能转化为交流电能，以满足实际用电需求。
光伏逆变器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 光伏电池阵列发出的直流电能通过光伏逆变器输入端口进入逆变器。
2. 光伏逆变器通过拓扑结构中的电路元件，如开关管和电容电感等，将输入的直流电能转化为高频交流电能。
3. 交流电能经过滤波电路进行滤波处理后，输出到光伏系统的负载中，供电使用。
二、常见的光伏逆变器拓扑结构光伏逆变器的拓扑结构多种多样，常见的几种拓扑结构有：单相桥式逆变器、三相桥式逆变器、多电平逆变器等。
这些不同的拓扑结构具有各自的优点和适用场景，下面将进行简要介绍。
1. 单相桥式逆变器单相桥式逆变器是一种常见的拓扑结构，它通过四个开关管和四个二极管组成的桥臂电路实现电能转换。
其结构简单、可靠性高，适用于小功率的光伏系统。
然而，单相桥式逆变器输出的交流电压存在脉动及谐波干扰问题。
2. 三相桥式逆变器三相桥式逆变器是一种应用广泛的拓扑结构，它通过六个开关管和六个二极管组成的桥臂电路将直流电能转化为三相交流电能。
与单相桥式逆变器相比，三相桥式逆变器在输出交流电压的稳定性和谐波抑制性能上有较大的改进，适用于中等功率和高功率光伏系统。
3. 多电平逆变器多电平逆变器是一种高性能逆变器，它通过增加电平数量来减小输出电压的脉动及谐波干扰，提高输出电压的波形质量。
多电平逆变器适用于大功率的光伏系统，但其结构复杂、成本高，需要更多的开关管和电路元件。
三、光伏逆变器拓扑结构优化在光伏逆变器的设计和应用过程中，拓扑结构的优化是提高系统性能和效率的关键。
下面将对光伏逆变器拓扑结构的优化进行探讨。
光伏并网逆变器拓扑结构分析(总2页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--光伏并网逆变器拓扑结构分析太阳能并网发电技术日益成为研究热点，并网逆变器作为光伏阵列与电网的接口设备，其拓扑结构决定着整个光伏并网发电系统的效率和成本，是影响系统经济可靠运行的关键因素。
由于光伏并网逆变器的结构拓扑种类众多、性能特点各异，其原理分析和性能比较：对于拓扑结构的合理选择、提高系统效率和降低生产成本有着极其重要的意义。
1.按有无变压器分类根据系统中有无变压器,光伏并网逆变器可分为无变压器型(Transformerless)、工频变压器型(Line-Frequency Transformer, LFT)和高频变压器型(High-Frequency Transformer, HFT)三种.图1是采用工频变压器型的拓扑结构,变压器置于工频电网侧,可有效阻止电流直流分量注入电网.高频变压器型中的变压器一般可放置在两个地方,如图2所示.图2(a)是把高频变压器置于DC-AC变换器内;图2(b)是把高频变压器置于DC-DC变换器内,两种方式均可实现隔离功能。
图工频电压器型拓扑结构图图 a图 b图2 高频变压器型的两种拓扑结构图工频变压器(LFT)与高频变压器(HFT)相比,体积大、重量重、价格上也无优势,因此,在有变压器拓扑方案的选择中,一般倾向于采用HFT来实现升压和隔离的功能.为了尽可能地提高光伏并网系统的效率和降低成本,在直流母线电压足够高时,也可采用不隔离的无变压器型拓扑方案。
由于输入与输出之间无电气隔离,无变压器型拓扑产生的对地漏电流成为一个需要解决的技术难题光伏模块存在一个随外部环境变化而变化且范围很大的对地寄生电容,其容值在～10 nF之间,所以由许多光伏模块串并联构成的光伏阵列对地寄生电容变得更大,从而可能导致相当大的对地漏电流.较大的对地漏电流一方面会严重影响变流器的工作模式;另一方面也会给人身安全带来威胁。
浅谈如何改进光伏并网逆变器的拓扑结构摘要：随着国家对可再生能源利用不断重视，光伏并网逆变技术受到了研究领域的高度关注，成为业内的重点研究方向。
究其原因，主要是在太阳光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中，高频并网逆变器所起到的作用不容忽视，属于太阳能光伏并网发电的重要技术，其技术特点包括直流输入范围宽、大功率跟踪功能、具有同步的输出电流相位和频率、支持孤岛检测保护等。
因此，对此项课题进行研究，具有十分重要的意义。
关键词：光伏并网逆变器；拓扑结构；发展1光伏逆变器的原理结构光伏并网逆变器，其核心构成为前级DC/DC变换器、后级DC/AC逆变器两大部分。
原理：利用高频变换技术，将低压直流电转换为高压直流电，经工频逆变电路获得220V交流电。
该结构的优势：电路简单、空载损耗低、输出功率高、失真度小。
DC/DC模块，是以SG3525芯片进行控制。
SG3525作为双端输出式SPWM脉宽调制芯片，利用驱动晶闸管门极可以控制晶闸管通断和输出波形。
作为并网逆变器中的核心模块，DC/AC模块对于控制要求十分严格。
本设计选取TI公司推出的TMS320F240主控芯片，能够对电网同步信号、调节IGBT门极驱动电路脉冲频率进行采集，利用软件锁相环控制技术来控制整个并网电流中的频率、相位。
滤波均为二阶带通滤波器，能够对有用频段信号进行传输，同时抑制或是衰减无用频段信号。
另外，滤除逆变后引起的高频干扰波形，确保电压波形在逆变后符合并网要求。
2光伏并网逆变器拓扑方案作为并网发电系统电能变换的关键部位，并网逆变器的电路拓扑比较多。
结合直流侧电源不同的性质，我们将其分类：①电压型逆变器、②电流型逆变器。
后者，其直流侧输入为电流源，需提供相对平稳的直流电流。
不过，大电感可能会降低系统响应。
所以，大多数并网逆变器都是选择电压源输入的电压型逆变器。
结合输入端、输出端是否隔离，我们将逆变器划分成隔离型和非隔离型。
前者，多数是利用变压器进行隔离，分成高频、工频变压器型两类。
太阳能光伏逆变器拓扑结构及设计思路 太阳能光伏逆变器拓扑结构及设计思路1 引言对于传统电力电子装置的设计，我们通常是通过每千瓦多少钱来衡量其性价比的。
但是对于光伏逆变器的设计而言，对最大功率的追求仅仅是处于第二位的，欧洲效率的最大化才是最重要的。
因为对于光伏逆变器而言，不仅最大输出功率的增加可以转化为经济效益，欧洲效率的提高同样可以，而且更加明显[1]。
欧洲效率的定义不同于我们通常所说的平均效率或者最高效率。
它充分考虑了太阳光强度的变化，更加准确地描述了光伏逆变器的性能。
欧洲效率是由不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的，其中半载的效率占其最大组成部分(见图1)。
图1 欧洲效率计算比重因此为了提高光伏逆变器的欧洲效率，仅仅降低额定负载时的损耗是不够的，必须同时提高不同负载情况下的效率。
欧洲效率是一个新的参数，主要是针对光伏逆变器提出来的。
由于太阳光在不同时间，强度是不一样的，所以光伏逆变器其实并不会一直工作在额定功率下，更多的是工作在轻负载的时候。
所以衡量光伏逆变器的效率，不能完全以额定功率下的效率来衡量。
所以欧洲人就想出来了一个新的参数–欧洲效率来衡量。
欧洲效率的计算方法如表1。
欧洲效率的改善所带来的经济效益也很容易通过计算得到。
例如以一个额定功率3kw的光伏逆变器为例，根据现在市场上的成本估算，光伏发电每千瓦安装成本大约需要4000欧元[2]，那也就意味着光伏逆变器每提高欧效1%就可以节省120欧元(光伏发电现在的成本大概在每千瓦4000欧元，或者说每瓦4欧元，包括太阳能电池和光伏逆变器，对于一个3kw的发电装置，如果逆变器效率提高了1%，也就是说多发了30w，那么成本就可以节省4×30=120欧元)。
提高光伏逆变器的欧洲效率带来的经济效益是显而易见的，“不惜成本”追求更高的欧效也成为现在光伏逆变器发展的趋势。
2 功率器件的选型在通用逆变器的设计中，综合考虑性价比因素，igbt是最多被使用的器件。
因为igbt导通压降的非线性特性使得igbt的导通压降并不会随着电流的增加而显著增加。
从而保证了逆变器在最大负载情况下，仍然可以保持较低的损耗和较高的效率。
但是对于光伏逆变器而言，igbt的这个特性反而成为了缺点。
因为欧洲效率主要和逆变器不同轻载情况下效率的有关。
在轻载时，igbt的导通压降并不会显著下降，这反而降低了逆变器的欧洲效率。
相反，mosfet的导通压降是线性的，在轻载情况下具有更低的导通压降，而且考虑到它非常卓越的动态特性和高频工作能力，mosfet成为了光伏逆变器的首选。
另外考虑到提高欧效后的巨大经济回报，最新的比较昂贵的器件，如sic二极管，也正在越来越多的被应用在光伏逆变器的设计中，sic肖特基二极管可以显著降低开关管的导通损耗，降低电磁干扰。
3 光伏逆变器的设计目标对于无变压器式光伏逆变器，它的主要设计目标为：(1) 对太阳能电池输入电压进行最大功率点跟踪，从而得到最大的输入功率;(2) 追求光伏逆变器最大欧效;(3) 低的电磁干扰。
为了得到最大输入功率，电路必须具备根据不同太阳光条件自动调节输入电压的功能，最大功率点一般在开环电压的70%左右，当然这和具体使用的光伏电池的特性也有关。
典型的电路是通过一个boost电路来实现。
然后再通过逆变器把直流电逆变为可并网的正弦交流电。
4 单相无变压器式光伏逆变器拓扑介绍拓扑结构的选择和光伏逆变器额定输出功率有关。
对于4kw以下的光伏逆变器，通常选用直流母线不超过500v，单相输出的拓扑结构。
这个功能(见图2)可以通过以下的原理图实现(见图3)。
图2 单相无变压器式光伏逆变器功能图图3 单相无变压器式光伏逆变器原理图boost电路通过对输入电压的调整实现最大功率点跟踪。
h桥逆变器把直流电逆变为正弦交流电注入电网。
上半桥的igbt作为极性控制器，工作在50hz，从而降低总损耗和逆变器的输出电磁干扰。
下半桥的igbt或者mosfet进行pwm 高频切换，为了尽量减小boost电感和输出滤波器的大小，切换频率要求尽量高一些，如16khz。
4.1 单相无变压器式光伏逆变器的优点我们推荐使用功率模块来设计光伏逆变器，因为把图3拓扑结构上的所有器件集成到一个模块里面可以提供以下优点：(1) 安装简单，可靠;(2) 研发设计周期短，可以更快地把产品推向市场;(3) 更好的电气性能。
4.2 对于模块设计，必需要达到的指标而对于模块的设计，我们必须保证：(1) 直流母线环路低电感设计为了实现这个目标，我们必须同时降低模块内部和外部的寄生电感。
为了降低模块内部的寄生电感，必须优化模块内部的绑定线，管脚布置以及内部走线。
为了降低模块外部寄生电感，我们必须保证在满足安全间距的前提下，boost电路和逆变桥电路的直流母线正负两端尽量靠近。
(2) 给快速开关管配置专有的驱动管脚开关管在开关过程中，绑定线的寄生电感会造成驱动电压的降低。
从而导致开关损耗的增加，甚至开关波形的震荡。
在模块内部，通过给每个开关管配置专有的驱动管脚(直接从芯片上引出)，这样就可以保证在驱动环路中不会有大电流流过，从而保证驱动回路的稳定可靠。
这种解决方案目前只有功率模块可以实现，单管igbt还做不到。
图4显示了vincotech公司最新推出的光伏逆变器专用模块flowsol-bi(p896-e01)，它集成了上面所说的优点。
图4 flowsol-bi boost电路和全桥逆变电路4.3 技术参数(1) boost电路由mosfet(600v/45mω)和sic二极管组成;(2) 旁路二极管主要是当输入超过额定负载时，旁路boost电路，从而改善逆变器整体效率;(3) h桥电路上半桥由75a/600v igbt和sic二极管组成，下半桥由mosfet(600v/45mω)组成;(4) 集成了温度检测电阻。
5 单相无变压器光伏逆变器专用模块flowsol0-bi的效率计算这里我们主要考虑功率半导体的损耗，其他的无源器件，如boost电感，输出滤波电感的损耗不计算在内。
基于这个电路的相关参数，仿真结果如下：条件●pin=2kw;●fpwm = 16khz;●vpv-nominal = 300v;●vdc = 400v。
根据图5、6的仿真结果可以看到，模块的效率几乎不随负载的降低而下降。
模块总的欧洲效率(boost+inverter)可以达到98.8%。
即使加上无源器件的损耗，总的光伏逆变器的效率仍然可以达到98%。
图6虚线显示了使用常规功率器件，逆变器的效率变化。
可以明显看到，在低负载时，逆变器效率下降很快。
图5 boost电路效率仿真结果 ee=99.6%图6 flowsol-bi逆变电路效率仿真结果-ee=99.2%标准igbt全桥-ee=97.2% (虚线)6 三相无变压器光伏逆变器拓扑结构介绍大功率光伏逆变器需要使用更多的光伏电池组和三相逆变输出(见图7)，最大直流母线电压会达到1000v。
图7 三相无变压器式光伏逆变器功能图这里标准的应用是使用三相全桥电路。
考虑到直流母线电压会达到1000v，那开关器件就必须使用1200v的。
而我们知道，1200v功率器件的开关速度会比600v器件慢很多，这就会增加损耗，影响效率。
对于这种应用，一个比较好的替代方案是使用中心点箝位(npc=neutral point clamped)的拓扑结构(见图8)。
这样就可以使用600v的器件取代1200v的器件。
图8 三相无变压器npc光伏逆变器原理图为了尽量降低回路中的寄生电感，最好是把对称的双boost电路和npc逆变桥各自集成在一个模块里。
(1) 双boost模块技术参数(见图9)图9 flowsol-npb—对称双boost电路●双boost电路都是由mosfet(600v/45 mω)和sic二极管组成;●旁路二极管主要是当输入超过额定负载时，旁路boost电路，从而改善逆变器整体效率;●模块内部集成温度检测电阻。
(2) npc逆变桥模块的技术参数(见图10)图10 flowsol-npi -npc逆变桥●中间换向环节由75a/600v的igbt和快恢复二极管组成;●上下高频切换环节由mosfet(600v/45 mω)组成;●中心点箝位二极管由sic二极管组成;●模块内部集成温度检测电阻。
对于这种拓扑结构，关于模块的设计要求基本类似于前文提到的单相逆变模块，唯一需要额外注意的是，无论是双boost电路还是npc逆变桥，都必须保证dc+，dc-和中心点之间的低电感设计。
有了这两个模块，就很容易设计更高功率输出光伏逆变器。
例如使用两个双boost电路并联和三相npc逆变桥就可以得到一个高效率的10kw的光伏逆变器。
而且这两个模块的管脚设计充分考虑了并联的需求，并联使用非常方便。
图 11是双boost模块并联和三相npc逆变输出模块布局图。
图11 双boost模块并联和三相npc逆变输出模块布局图针对1000v直流母线电压的光伏逆变器，npc拓扑结构逆变器是目前市场上效率最高的。
图12比较了npc模块(mosfet+igbt)和使用1200v的igbt半桥模块的效率。
图12 npc逆变桥输出效率(实线)和半桥逆变效率(虚线)比较根据仿真结果，npc逆变器的欧效可以达到99.2%，而后者的效率只有96.4%。
npc拓扑结构的优势是显而易见的。
7 下一代光伏逆变器拓扑的设计思路介绍目前混合型h桥(mosfet+igbt)拓扑已经取得了较高的效率等级。
而下一代的光伏逆变器，将会把主要精力集中在以下性能的改善：(1) 效率的进一步提高;(2) 无功功率补偿;(3) 高效的双向变换模式。
7.1 单相光伏逆变器拓扑结构对于单相光伏逆变器，首先讨论如何进一步提高混合型h桥拓扑的效率(见图13)。
在图13中，上桥臂igbt的开关频率一般设定为电网频率(例如50hz)，而下桥臂的mosfet则工作在较高的开关频率下，例如16khz，来实现输出正弦波。
仿真显示，这种逆变器拓扑在2kw额定功率输出时，效率可以达到99.2%。
由于mosfet内置二极管的速度较慢，因此mosfet不能被用在上桥臂。
图13 光伏逆变器的发展-混合型由于上桥臂的igbt工作在50hz的开关频率下，实际上并不需要对该支路进行滤波。
因此对电路拓扑进行优化，可以得到图14所示的发射极开路型拓扑。
这种拓扑的优点是只有有高频电流经过的支路才有滤波电感，从而减小了输出滤波电路的损耗。
图14 改进的无变压器上桥臂发射极开路型拓扑目前vincotech公司已经有标准的发射极开路型igbt模块产品，型号是flowsol0-bi open e (p896-e02)，如图15所示。
图15 flowsol0-bi-open e (p896-e02)技术参数：(1) 升压电路采用mosfet(600v/45mω)和sic二极管组成;(2) 旁路二极管主要是当输入超过额定负载时，旁路boost电路，从而改善逆变器整体效率;(3) h桥的上桥臂采用igbt(600v/75a)和sic二极管，下桥臂采用mosfet(600v/45 mω);(4) 模块内部集成温度检测电阻。
