業(yè)界技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)

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業(yè)界技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)——逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開(kāi)展趨勢(shì)Simon.H1光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開(kāi)展趨勢(shì)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器作為光伏陣列與電網(wǎng)的接口設(shè)備，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定著整個(gè)系統(tǒng)的效率和本錢，是影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素．由于光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)拓?fù)浞N類眾多、性能特點(diǎn)各異，其原理分析和性能比擬，對(duì)于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理選擇、提高系統(tǒng)效率和降低生產(chǎn)本錢有著極其重要的意義．1.1五種常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照頻率及有無(wú)變壓器分，可簡(jiǎn)單分為以下五種類型：（1）直接逆變型優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有工頻變壓器，重量輕，效率高〔>97%〕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本錢低。缺點(diǎn)：交、直流之間無(wú)電氣隔離，太陽(yáng)能電池板兩極有電網(wǎng)電壓，對(duì)人體平安不利；MPPT直流輸入電壓，即太陽(yáng)能電池板輸出電壓要大于350V，提高了系統(tǒng)的絕緣要求，容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。（2）工頻隔離型

1優(yōu)點(diǎn)：工頻變壓器隔離，平安性能良好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，抗沖擊性能好；直流側(cè)MPPT輸入電壓一般在200V~800V。缺點(diǎn)：系統(tǒng)效率低，笨重。（1）高頻隔離型優(yōu)點(diǎn)：高頻電氣隔離，重量輕，效率在93%左右。缺點(diǎn)：由于高頻隔離環(huán)節(jié)〔DC-AC-DC〕功率等級(jí)較小，此結(jié)構(gòu)適合于5kW以下機(jī)型；EMC設(shè)計(jì)難度高；系統(tǒng)抗沖擊性差。（2）高頻升壓不隔離型優(yōu)點(diǎn)：效率高，重量輕，太陽(yáng)能電池直流輸入范圍寬〔150V~500V〕。缺點(diǎn)：無(wú)電氣隔離，太陽(yáng)能電池板兩極有電網(wǎng)電壓，對(duì)人體平安不利；EMC設(shè)計(jì)難度高。

2（1）多MPPT單逆變型優(yōu)點(diǎn)：效率高，重量輕，太陽(yáng)能電池直流輸入范圍寬〔150V~500V〕；多路MPPT輸入，適用于更多場(chǎng)合。缺點(diǎn)：無(wú)電氣隔離，太陽(yáng)能電池板兩極有電網(wǎng)電壓，對(duì)人體平安不利；EMC設(shè)計(jì)難度高。1.2逆變器廠家采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)序號(hào)廠家拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)品效率MPPT電網(wǎng)投放市場(chǎng)1陽(yáng)光電源高頻升壓不隔離型SG1K5TL、SG2K5TL95%/94.5%1單相歐洲、亞洲、澳大利亞市場(chǎng)SG3KTL、SG4KTL、SG5KTL97.3%/96.5%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)SG10KTL、SG12KTL、SG15KTL、SG20KTL98%/97.3%2三相歐洲市場(chǎng)SG3KTLU、SG4KTLU、SG5KTLU96.8%1單相北美市場(chǎng)工頻隔離型SG3K94%/93%1單相歐洲、亞洲市場(chǎng)SG5K、SG6K94.5%/93.8%1單相SG10K394.5%/93.5%1三相SG3KU、SG6KU93%~93.8%2單相北美市場(chǎng)SG50KU、SG50KC96.2%1三相北美市場(chǎng)2江蘇艾索高頻升壓不隔離型EversolTL1500AS、TL2000AS、TL2500AS、97.6%/96.7%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)

3TL3200、TL4000、TL4600EversolTL540097.6%/96.7%2單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)EversolTLC10K、TLC12K、TLC15K、TLC17K98%/97.5%2三相歐洲市場(chǎng)高頻隔離型EversolHF1500、HF200096%/95.5%1單相澳大利亞市場(chǎng)3SMA高頻升壓不隔離型SUNNYBOY1600TL、2100TL96.0%/95.2%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)SUNNYBOY3000TL、4000TL、5000TL97.0%/96.5%1、2單相歐洲、亞洲、澳大利亞市場(chǎng)SunnyBoy8000TL-US、9000TL-US、10000TL-US98.3%/98%1單/兩相北美市場(chǎng)SUNNYMINICENTRAL6000TL、7000TL、8000TL98%/97.7%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)SUNNYMINICENTRAL9000TL、10000TL、11000TL、97.7%/97.2%1單相歐洲、亞洲市場(chǎng)SUNNYTRIPOWER8000TL、10000TL、12000TL、15000TL、17000TL98.2%/97.8%2三相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)工頻隔離型SunnyBoy1200、1700、2500、300092.1%~95%/90%~93.6%1單相歐洲、亞洲、澳大利亞市場(chǎng)SunnyBoy3300、380095.6%/94.7%1單相歐洲市場(chǎng)SunnyMiniCentral4600A、5000A、6000A96.1%/95.3%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)SunnyMiniCentral7000HV96.2%/95.5%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)SunnyBoy700-US93.6%/91.5%1單/兩相北美市場(chǎng)SunnyBoy3000-US、3800-US、4000-US96.8%/96%1單/兩相SunnyBoy5000-US、6000-US、7000-US、8000-US97.1%/95.5%1單/兩相高頻隔離型SunnyBoy2000HF-US、2500HF-US、3000HF-US97.1%/96.5%1單/兩相SunnyBoy2000HF、2500HF、3000HF96.3%/95%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)4Powerone高頻升壓不隔離型PVI-2000-OUTD95.5%/94.5%1單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)PVI-3.0-OUTD、PVI-3.6-OUTD；PVI-4.2-OUTD、96.8%/96%、96.4%/96%、97%/96/4%2單相歐洲、澳大利亞、北美市場(chǎng)

4PVI-3.8-I-OUTD、PVI-4.6-I-OUTD；PVI-5000-OUTD、PVI-6000-OUTDPVI-2000、PVI-360095.5%/94.4%、1、2單相歐洲、澳大利亞市場(chǎng)PVI-10.0-OUTD、PVI-12.5-OUTD；PVI-10.0-I-OUTD97.7%/97.2；96.5%/96%2三相歐洲、澳大利亞、北美市場(chǎng)高頻隔離型UNO-2.0-I、UNO-2.5-I96.3%/96%1單相歐洲、澳大利亞、北美市場(chǎng)從以上表格數(shù)據(jù)看，廠家為了提高效率和降低本錢都普遍采用高頻無(wú)隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，市場(chǎng)需求兩比擬大；受少數(shù)國(guó)家地區(qū)政策限制，還有少量的工頻隔離型逆變器存在，市場(chǎng)需求量??；但是，兼顧了提高效率、降低本錢和電氣隔離的，局部廠家采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只是產(chǎn)品還不夠豐富，說(shuō)明市場(chǎng)需求不大。工頻隔離型逆變器是傳統(tǒng)型逆變器，市場(chǎng)份額目前暫時(shí)大于高頻隔離型逆變器。從效率上下看：高頻無(wú)隔離型>高頻隔離型>工頻隔離型從平安角度看：工頻隔離型≈高頻隔離型>高頻無(wú)隔離型從市場(chǎng)需求看：高頻無(wú)隔離型>工頻隔離型>高頻隔離型經(jīng)以上分析，從市場(chǎng)需求和產(chǎn)品開(kāi)展的角度看，高頻無(wú)隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將是光伏并網(wǎng)逆變器的主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)〔事實(shí)上已經(jīng)是主流了〕。為了克服高頻無(wú)隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逆變器可能出現(xiàn)漏電流現(xiàn)象等一些弱點(diǎn)，在傳統(tǒng)的無(wú)隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根底上又衍生出一些新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最具代表性的是專利權(quán)歸屬SMA的H5逆變橋技術(shù)。H5逆變橋技術(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：如上圖所示的帶直流旁路的全橋拓?fù)渲校琒4、S2在電網(wǎng)電流的正負(fù)半周分別以開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)制。該拓?fù)涫怯傻聡?guó)SMA提出且已在中國(guó)申請(qǐng)了技術(shù)專利。SMA公司的SunnyMiniCentral系列并網(wǎng)逆變器采用該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其最高效率到達(dá)98.1%，歐洲效率到達(dá)97.7%。該拓?fù)渲校琒1、S3在電網(wǎng)電流的正負(fù)半周各自導(dǎo)通，S4、S5在電網(wǎng)正半周期以開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制，而S2、S5在電網(wǎng)負(fù)半周期以開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制。現(xiàn)以電網(wǎng)正半周期為例對(duì)其共模電壓進(jìn)行分析。H5拓?fù)湓陔娋W(wǎng)電流正半周期S1始終導(dǎo)通，當(dāng)正弦調(diào)制波大于三角載波時(shí)，S5、S4導(dǎo)通，共模電壓Vcm為：

5當(dāng)正弦調(diào)制波小于三角載波時(shí)S5、S4關(guān)斷，電流經(jīng)S3的反并聯(lián)二極管、S1續(xù)流負(fù)半周期的換流過(guò)程及共模電壓分析與正半周期類似?？梢?jiàn)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，假設(shè)Vpv保持不變那么共模電壓恒定，即能夠抑制共模電流。1.3總結(jié)能夠有效抑制共模電流，即減小漏電流的方法很多，且根本上都有很成熟的理論根底——對(duì)高頻無(wú)變壓器隔離的逆變器開(kāi)展來(lái)說(shuō)，這是很有利的方面。隨著市場(chǎng)化對(duì)逆變器的高效率、低本錢和更高的平安可靠性的要求日益強(qiáng)烈，市場(chǎng)對(duì)高頻無(wú)隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逆變器的需求也將日益壯大。故，利用具有最新技術(shù)的高頻無(wú)隔離型光伏并網(wǎng)逆變器構(gòu)建光伏并網(wǎng)系統(tǒng)將是的光伏領(lǐng)域的開(kāi)展趨勢(shì)。需要解決的問(wèn)題之一，是找到更易實(shí)現(xiàn)且不受專利限制，或者研發(fā)擁有自己專利的較少或消除漏電流的技術(shù)。注：此文的缺乏之處是沒(méi)有各個(gè)廠家針對(duì)各個(gè)市場(chǎng)的出貨量數(shù)據(jù)，只是分析網(wǎng)絡(luò)評(píng)論和相關(guān)論文得到的結(jié)果，假設(shè)是輔之于市場(chǎng)數(shù)據(jù)那么更具說(shuō)服力。