光伏逆变器的解决方案

光伏发电作为可再生能源的重要构成部分，也是近几年乃至未来的绿色能源重要发展方向，本章分享光伏逆变器常用结构拓扑以及相应的功率器件与保护器件解决方案，供有需人士参考。

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光伏系统

随着全球气候变暖以及化石能源日益枯竭的大环境下，可再生能源开发利用已经受到国际社会的共同关注，光伏与风电发电作为新能源发展的重要组成成分，在过去几年以及未来都是高速发展的态势，全球光伏逆变器市场在2025年预计会达到17.6亿美金。

光伏逆变器按功率与应用可分为集中式逆变器、分布式逆变器以及微逆变器，其中集中式逆变器单机容量一般在500kw以上，分布式逆变器单机容量在200kw以下，微逆变器单机容量在5kw以下，随着户用以及储能市场的发展，微逆变器市场渗透率也在逐步提高。

如下为光伏系统概览，包括集中式、分布式、微逆、光伏板、配电箱等。

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过流与过压解决方案

光伏发电系统涵盖光伏电池板、汇流箱、配电柜、逆变器。

过流保护：

光伏电池板前端汇流箱，光伏系统目前主流1000V与1500V，针对于组串与阵列保护，1500V熔断器电流等级有1A至400A可选，1000V熔断器有1A至450A可选，通过采用聚酯纤维本体提高其分断能力，对于故障短路状况下能起到更好的防护作用。

过压保护：

交流端过压保护采用的分立方案，主要作为板载式防浪涌保护。

由于工作原理的差异，气体放电管击穿导通时为低残压，因此能够流过更大的电流，而压敏电阻属于高钳位，为了达到更大的通流能力需要更大尺寸的压敏，下述为3个高能量密度版本压敏对比，通过压敏配方与工艺的改进，Xtreme系列能够在更小尺寸下达到更大的通流能力，即更高能量密度，同时工作温度由85°C提高到125°C，其高密度高温发展趋势与半导体是一样的。

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逆变器结构拓扑以及功率方案

光伏逆变器结构拓扑保护有前端MPPT升压以及后端的逆变，逆变又分为2电平全桥以及”I”型与“T”型三电平，对应的功率器件有前端防反二极管，Boost电路的IGBT/MOSFET与快恢二极管，逆变器通常采用IGBT，根据工作电压的不同有650V与1200V为主，而1500V系统则采用1200V IGBT “I”型三电平方案。

单相逆变器：

三相逆变器：

“I”型三电平逆变器：

“T”型三电平逆变器：

有源钳位：

除了功率器件作为变流主要元件，功率器件由于杂散电感引起的浪涌冲击也是需要重点关注的，其中包括IGBT的TVS有源钳位，是一个低成本大回报的方案。

有源钳位在另外章节有做过详细介绍，通过TVS击穿导通延缓IGBT关断原理，让IGBT吸收多余能量，防止IGBT因为过压而失效，TPSMB系列TVS目前最大电压可以做到550V，对于高压应用可以采用串联方式，后续更高电压产品也在陆续开发中，TVS发展方向同样是更高能量密度，加上更窄的工作电压与钳位电压宽度。

驱动芯片：

对于分立器件并联、高频以及功率模块驱动，需要用到更大驱动电流能力的IC，IX4340可以提高双路5A驱动能力，IXD_600系列最大能提高30A驱动电流。

本章节主要以图片形式分享光伏逆变器结构拓扑以及相应的解决方案，在过压过流方案上稍微多做了一些产品讲解，而这些产品是在细分领域里面的发展方向与趋势的代表，对于电力电子产品而言，低成本、小型化、高频化以及高能量密度一直是研发方向与主打旋律。