光伏逆变器是光伏系统的核心设备，主要作用是把光伏组件发出来【lái】的直流电变成符合电网要求【qiú】的交【jiāo】流电。但实际【jì】上逆【nì】变器不仅【jǐn】仅是逆变，而是光伏电站的安全管家，逆变器还承担着光伏方阵和电网的监测和保护，对【duì】外界环【huán】境防护和【hé】人机【jī】交互等系【xì】统【tǒng】级功能。
在光伏行业标【biāo】准NB32004-2013中【zhōng】，逆变【biàn】器有100多个严格的技术【shù】参数，每一个【gè】参数合格才能拿到证书。国家质检【jiǎn】总【zǒng】局每【měi】一【yī】年也会【huì】抽【chōu】查【chá】，对【duì】光伏并网逆变【biàn】器产品的【de】保护连【lián】接、接触电流、固体绝缘的工频【pín】耐受电压、额定输入【rù】输【shū】出、转换效率【lǜ】、谐波和波形畸变、功【gōng】率【lǜ】因数、直流分量、交【jiāo】流输出侧过/欠【qiàn】压保护等9个项目进行了检验【yàn】。
一款【kuǎn】全新的逆变【biàn】器【qì】，从开发到量产，要两年多时间才能出来，除了【le】过欠【qiàn】电【diàn】压保护等功能外【wài】，逆【nì】变器【qì】还有很多鲜为人知【zhī】的黑科技，如漏电【diàn】流【liú】控制、热设计、电磁兼【jiān】容、谐【xié】波抑制，效率控制【zhì】等等，需要投入大量的人【rén】力和【hé】物【wù】力去研发和测试。
逆变器的效率【lǜ】直接关【guān】系到系统的发电量【liàng】，因此是客户高度关【guān】注的一个重要指【zhǐ】标【biāo】。
2018年1月【yuè】，工信部【bù】发【fā】布的【de】《光伏制造行业规【guī】范条件》要求：含变压器型的光伏逆变器中国加权【quán】效率不得【dé】低于【yú】96%，不含变压器型的光伏逆变器中国加【jiā】权【quán】效率不得低于98%（单【dān】相二级拓扑【pū】结构的光伏逆【nì】变器相关指标分【fèn】别不低【dī】于94.5%和96.8%），微型【xíng】逆变器相关指标分别【bié】不低于94.3%和95.5%。这个标准不算高，是入【rù】门级的，大部分厂家都可以达到【dào】。而【ér】效【xiào】率的【de】不【bú】断提升，是逆变器【qì】生产厂家一【yī】直追求【qiú】的目标，集中式逆变器的效率，2010年【nián】平均约96%，2018年【nián】上升到99%，“单相二级拓扑结【jié】构【gòu】的光伏【fú】逆变器相【xiàng】关指【zhǐ】标分别不低于【yú】94.5%和96.8%”，可能是单相含变压器效率不【bú】低【dī】于94.5%，不含变压器效率不低于96%，组串式的逆【nì】变器大部分不【bú】含【hán】变压器【qì】， 单相中国效【xiào】率可以达到98%。
提高逆变器的转换效率有很大的重要性。比如我们提高1%的转换效率，500KW的逆变【biàn】器【qì】，平均每天算【suàn】4小时，逆变器每天可以多发出将【jiāng】近20度电，那么一年既可以多发出将近7300度电，十年即可多发出73000度电。这样【yàng】就相【xiàng】当于一台5KW逆【nì】变器【qì】的【de】发电量。这样客户【hù】可以节省一台5KW逆变器【qì】的【de】电站【zhàn】。所以为了提高客户的最大利益，我【wǒ】们需要尽可能的提高【gāo】逆变器的转换效率。
提高逆变器效率唯一的措施就是降低损耗，逆变器【qì】的【de】主【zhǔ】要损耗来自于IGBT、MOSFET等功率开关管，以【yǐ】及变压器、电感等磁性【xìng】器【qì】件。损耗和元器件的电流，电压以及选用的材料采取的工艺有关系。
IGBT的损耗主要有导通损耗和开关损耗，其中导通损耗和器【qì】件内阻、经过的电流【liú】有【yǒu】关，开关损【sǔn】耗和器件的开关频率，器件承受的【de】直流电【diàn】压有关。
电感的损耗主要有铜损和铁损，铜损指电感【gǎn】线圈电阻【zǔ】所引起的损耗，当电流通【tōng】过【guò】线圈电阻发热时，一部分电【diàn】能就转变为热能而损耗【hào】，由于线圈一般【bān】都【dōu】由带【dài】绝缘的铜【tóng】线缠绕【rào】而成，因此称为【wéi】铜损，铜损可以【yǐ】通过测量变压器短【duǎn】路阻抗来计算。铁损包括【kuò】两个方【fāng】面：一是磁滞损耗【hào】，另一是涡流损耗，铁【tiě】损可以通【tōng】过测量变【biàn】压器空载电流来计算。
目前有三种技术路线：一是采用空间矢量脉宽调制等控制方式，降低损耗，二是采用碳化硅材料的元器件，降低功率器件的内阻，三是采用三电平【píng】，五电平等【děng】多电【diàn】平电气拓【tuò】扑以及软开关技【jì】术，降低功【gōng】率【lǜ】器件两端【duān】的电压，降低功率器件的开关频率。
是【shì】一【yī】种全数字控制【zhì】方式，具有直流电压利用率高，易于控制等【děng】的【de】优点，被广【guǎng】泛应用逆变器中。直流电压利用【yòng】率【lǜ】高，可以在相【xiàng】同大小的输出电压下，采【cǎi】用【yòng】更低的【de】直流母【mǔ】线电【diàn】压【yā】，从而降【jiàng】低了功率开【kāi】关【guān】器件的电压应力，器件上的开关损耗【hào】更小，逆【nì】变器的变换【huàn】效率【lǜ】得到了一定的提升。在空【kōng】间矢量合成中，有多种矢量序列【liè】组合方法，通过不【bú】同的组合和排序，可以获得减小功率【lǜ】器【qì】件开关次数的效果，从而能够进一【yī】步减小逆【nì】变【biàn】器【qì】功率器件的开关【guān】损耗。
碳化硅器件的单位【wèi】面积的阻抗仅为硅器件的百分【fèn】之一。利用碳化硅【guī】材【cái】料制作【zuò】的IGBT(绝缘栅双极晶体管)等功率器件【jiàn】，其通态阻抗减为通常硅器件【jiàn】的【de】十分之一，碳化硅技术可【kě】以【yǐ】有效减【jiǎn】小二极管反向恢复电流，从而【ér】能降低【dī】功率【lǜ】器件上的开关损耗【hào】，主开关所需的电【diàn】流容【róng】量也能相应【yīng】减【jiǎn】小。因此，将碳【tàn】化硅二极管作为主开关的反【fǎn】并二【èr】极管，是【shì】改【gǎi】善逆变【biàn】器效率的途径。与传【chuán】统快恢【huī】复硅反并联二极管【guǎn】相【xiàng】比，采【cǎi】用碳化硅反并联二极【jí】管后，二极管【guǎn】反向恢复电【diàn】流显著减【jiǎn】小，并可以改善1％的总变换效【xiào】率。采用【yòng】快速【sù】IGBT后，由于开关【guān】速度加快，并【bìng】能改善2％整机变换效率。当【dāng】把SiC反并二极管与快速IGBT相【xiàng】结【jié】合后，逆变器的效率【lǜ】将【jiāng】进一步改善。
软【ruǎn】开关技【jì】术利用谐振原理，使开关器【qì】件中的电流或者电压【yā】按正弦【xián】或【huò】者准正弦规律变化，当电流自然过零时，关断器件；当电压自然过零时，开通器件。从【cóng】而【ér】减少【shǎo】了开关【guān】损耗，同【tóng】时极大地解决了感【gǎn】性关断，容性开通等问题。当开关管两端【duān】的电压或流过【guò】开关管的电流为【wéi】零时才导通或者关断，这【zhè】样开关管不会存在【zài】开关损【sǔn】耗。三电平逆变器拓扑主要应用在于高压大功率场合。与传统两电平结构相比，三电平逆变器输出增加了零电平，功率器件的电压应力减半。因为这个优点，在相同的开关频率下，三电平逆变器可以比两电平结构采用更小的【de】输出滤波【bō】电【diàn】感，电【diàn】感损耗、成【chéng】本和体积都能有效减【jiǎn】小；而在相同的【de】输出谐波含【hán】量下，三电平逆【nì】变器可以比两电【diàn】平结【jié】构采【cǎi】用更低的开关【guān】频率，器件开【kāi】关【guān】损耗更小【xiǎo】，逆变器的【de】变换效率【lǜ】得到【dào】提高【gāo】。
光伏行业不能一味依赖政府补贴，要实现平价上网才有可能发展。要实现这个目标，一是要降低成本，二是要提高发电量收益。当前光伏【fú】行业各个产【chǎn】业链，包括组件【jiàn】和逆变器厂家【jiā】都在不遗余力地努【nǔ】力。为了【le】提高收益，从【cóng】系【xì】统层面【miàn】看【kàn】，需要优化系【xì】统设计，从【cóng】设备层面【miàn】看需要提高各部件的效率。光伏组件效率提升【shēng】0.1%的【de】背后是无数汗水和无【wú】数的创新，同【tóng】样【yàng】的【de】道【dào】理也适用于逆变器。逆变器效率每提高0.1个【gè】百分【fèn】点，背后都隐含着研【yán】发人员大量【liàng】努【nǔ】力的工作【zuò】。
