光伏作為綠色清潔能源，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電能，用以替代傳統(tǒng)化石能源，從而達(dá)到減排與碳中和的效果。本篇文章重點(diǎn)介紹戶用與工商業(yè)光伏的常用結(jié)構(gòu)與拓?fù)?，同時(shí)分享Littelfuse針對(duì)性的過壓過流保護(hù)、功率控制等產(chǎn)品作為參考，篇幅限制很多產(chǎn)品并未擺放，包括低鉗位MOV + SIDACtor方案與有源鉗位等在其他文章也有提及，感興趣進(jìn)一步了解的可以翻閱以往文章。

隨著電氣化與智能化的不斷進(jìn)步與加強(qiáng)，集光伏、電動(dòng)車、儲(chǔ)能以及智能家居的整套方案已經(jīng)日趨完善與普及，下面為簡(jiǎn)單的智能樓宇框圖。

戶用光伏逆變器分為微逆、功率優(yōu)化器+組串式以及組串式逆變器三種，其中，

· 微型逆變器從光伏面板取直流電直接轉(zhuǎn)換為交流電110-230Vac，每個(gè)面板輸出各自獨(dú)立，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。

· 功率優(yōu)化器+組串式逆變器，通過優(yōu)化器把直流電集中起來，提高效率穩(wěn)定輸出的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與面板端的監(jiān)控，也便于系統(tǒng)擴(kuò)展。

· 組串式逆變器，10kw以下功率逆變器，屋頂沒有電氣設(shè)備便于系統(tǒng)維護(hù)，通過安裝面板數(shù)量來實(shí)現(xiàn)功率的自由調(diào)配，實(shí)用性與可靠性較高。

Littelfuse逆變器里面主要涉及二、三、四級(jí)防雷，有面板安裝防雷器與板載式壓敏電阻、氣體放電管，在信號(hào)輸出口與通訊端口有TVS、Sidactor與ESD作為防浪涌與靜電，而光伏直流輸入端有1000-1500V光伏保險(xiǎn)絲，有板載式、端子安裝與線束安裝方式，對(duì)于逆變器有MOSFET、IGBT、二極管、驅(qū)動(dòng)IC等作為功率控制與防倒灌產(chǎn)品。

微逆與儲(chǔ)能的結(jié)構(gòu)框圖

微逆框圖

微逆拓?fù)?/p>

微逆由于功率較小，通常采用小電流管狀保險(xiǎn)絲或者方殼保險(xiǎn)絲，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸要求較小，也有貼片保險(xiǎn)絲可供選擇，簡(jiǎn)單的全橋結(jié)構(gòu)通常采用650V IGBT或者M(jìn)OSFET，TVS可以用于門極驅(qū)動(dòng)保護(hù)或信號(hào)浪涌保護(hù)，壓敏電阻與氣體放電管作為叫交流側(cè)雷擊浪涌防護(hù)。

功率優(yōu)化器+組串式逆變器框圖

功率優(yōu)化器Buck+Boost拓?fù)?/p>

功率優(yōu)化器實(shí)際是較為簡(jiǎn)單的Buck Boost電路，由于光伏面板輸出電壓會(huì)隨陽(yáng)光大小而改變輸出電壓，因此需要一個(gè)升降壓電路來調(diào)壓提高整體效率，現(xiàn)在碳化硅650V產(chǎn)品也日漸普及，Littefuse有非對(duì)稱TVS可以作為MOSFET門極保護(hù)，具有更低鉗位電壓，一個(gè)TVS具有正反兩個(gè)不同電壓，比如+18/-5V，從而可以減少占板面積，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

常見組串式逆變器的結(jié)構(gòu)框圖，單串、多串以及儲(chǔ)能

組串逆變器又叫分布式逆變器，可以通過不同位置布置電池板來實(shí)現(xiàn)能源利用的最大化，組串式逆變器根據(jù)功率大小的不同，可以使用多路MPPT或者交錯(cuò)升壓電路的方式提高整機(jī)效率。

高頻變壓器隔離組串式逆變器拓?fù)?，MPPT+全橋

無變壓器隔離逆變器拓?fù)?，MPPT+全橋

升壓電路可以提高輸入能源效率同時(shí)提供穩(wěn)定的母線電壓，輸出采用全橋結(jié)構(gòu)無變壓器非隔離以及變壓器隔離都是較為常用的方案，650V MOSFET/IGBT即可，第三代寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅以及氮化鎵650V也逐步得到應(yīng)用。

無變壓器逆變器拓?fù)?，MPPT+HERIC逆變

HERIC即Highly Efficient Reliable Inverter Concept，是一種高效率可靠的逆變器，在全橋電路的基礎(chǔ)上引入續(xù)流回路達(dá)到較好的消去共模電流的效果。

Heric電路具有較高的轉(zhuǎn)換效率，引入電感元件，利用其存儲(chǔ)能量和降低開關(guān)損耗，使得能量轉(zhuǎn)換更高效。同時(shí)具有內(nèi)部電路簡(jiǎn)單，降低電磁干擾，可以有效減少干擾對(duì)其他電子設(shè)備的影響，提高了逆變器的穩(wěn)定性與可靠性，因此被廣泛應(yīng)用于光伏、風(fēng)力發(fā)電以及電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

無變壓器組串式逆變器拓?fù)?，單路MPPT交錯(cuò)Boost+HERIC逆變

對(duì)于多個(gè)電池板串聯(lián)，功率較大的電路，需要對(duì)應(yīng)前端升壓電路采用雙路或者多路交錯(cuò)的方式來減少對(duì)于功率器件的要求，同時(shí)提高系統(tǒng)效率。

多路MPPT+全橋逆變結(jié)構(gòu)框圖

多路MPPT+2電平全橋逆變

對(duì)于功率較大的多路MPPT方案，輸出為三相電，需要1200V IGBT構(gòu)成全橋方案來提供高電壓輸出。

多路MPPT+”I”型三電平全橋逆變

對(duì)于1000-1500V光伏系統(tǒng)，因?yàn)楣β势骷妷旱南拗?，需要采用三電平方案來提高效率以及可靠性?50V-1200V IGBT “I”型或”T”型三電平較為常用。

本章重點(diǎn)對(duì)于拓?fù)溥M(jìn)行介紹，保護(hù)與功率控制等產(chǎn)品原理都差不多，只是在不同的應(yīng)用中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電路優(yōu)化等考慮，可以因地適宜來做產(chǎn)品的選擇，同時(shí)隨著產(chǎn)品不斷推陳出新，每條產(chǎn)品線都在降本的同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)來滿足輕量化、小型化、高效化等市場(chǎng)環(huán)境要求，經(jīng)常進(jìn)行產(chǎn)品更新與交流會(huì)有助于整個(gè)設(shè)備的優(yōu)化與成本管控，本章產(chǎn)品以個(gè)別系列作為參考，可以借此延申更多的解決方案，有需求可以聯(lián)系當(dāng)?shù)丶夹g(shù)尋求支持。