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【fā】出来的直流电变成【chéng】符合电网要求的交流【liú】电。但【dàn】实际【jì】上逆【nì】变器不仅仅是逆变，而【ér】是光伏电站的安全管家，逆变器还承担着光伏方阵【zhèn】和电网的监测和保护，对【duì】外界环境防护【hù】和人机交互等系【xì】统【tǒng】级功能【néng】。
在光伏行业标准NB32004-2013中，逆变器有100多个严格的技术参【cān】数【shù】，每一【yī】个参数合格才能【néng】拿【ná】到【dào】证书。国家质检【jiǎn】总局【jú】每一年也会【huì】抽查，对光【guāng】伏并网逆【nì】变器产品的保护【hù】连接、接触电流、固【gù】体【tǐ】绝缘的工频【pín】耐受电压、额定输入输出、转【zhuǎn】换效率、谐波和【hé】波形【xíng】畸变、功【gōng】率因【yīn】数、直流分量、交流输出侧【cè】过/欠压保【bǎo】护等9个【gè】项目【mù】进行了检验。
一款【kuǎn】全新的逆【nì】变【biàn】器，从开发到量产【chǎn】，要【yào】两年多时间才能出来【lái】，除了过欠【qiàn】电压保护【hù】等功能外，逆变器还有【yǒu】很多鲜为人知的黑科技【jì】，如漏电流控制、热设计【jì】、电【diàn】磁兼【jiān】容、谐波抑制，效【xiào】率控制等等，需要【yào】投入大量的【de】人力和物【wù】力去研发【fā】和测试。
逆变器的效率直接关系到【dào】系【xì】统的发电【diàn】量【liàng】，因此是客户【hù】高度关注的一个重【chóng】要【yào】指标。
2018年1月，工信部发布【bù】的《光伏制造行业【yè】规范条【tiáo】件》要【yào】求：含变【biàn】压器型的光伏逆变器中国【guó】加权效率不得【dé】低于96%，不含变【biàn】压器型【xíng】的光伏逆变器中国加权效【xiào】率不得【dé】低于98%（单相【xiàng】二级拓扑结构的光【guāng】伏【fú】逆变器相关指标分别不【bú】低于【yú】94.5%和96.8%），微型逆变器【qì】相关【guān】指【zhǐ】标分别不低于94.3%和95.5%。这个标准【zhǔn】不算高，是入【rù】门级的，大部分【fèn】厂家都可以达【dá】到。而效率的不断提【tí】升【shēng】，是逆变器【qì】生产厂家一直追【zhuī】求的目标，集中式逆变器【qì】的效率，2010年平均【jun1】约96%，2018年上升【shēng】到99%，“单【dān】相二级拓扑结构的光【guāng】伏逆变器相关指标分别不低于【yú】94.5%和96.8%”，可能是单相含变【biàn】压器【qì】效【xiào】率不低于94.5%，不【bú】含变【biàn】压器【qì】效率不【bú】低于96%，组串式【shì】的逆【nì】变器【qì】大部分不含变【biàn】压【yā】器， 单相中国【guó】效率可以达到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，平均每天算【suàn】4小时，逆【nì】变器【qì】每天【tiān】可以多发出将近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。这样就相当于一【yī】台5KW逆变器的发电【diàn】量。这样客户可以节【jiē】省【shěng】一台5KW逆变器的电站。所以为了【le】提高客户的最大利益，我们【men】需要尽【jìn】可【kě】能的提【tí】高逆变器【qì】的转换效率【lǜ】。
提高逆变器效率唯一的措施就是降低损耗，逆变【biàn】器的主要损【sǔn】耗来自【zì】于IGBT、MOSFET等功率【lǜ】开关管，以及变压器【qì】、电感等磁性器件。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【qí】中导通损耗和器件内阻、经过【guò】的电流有【yǒu】关，开关损耗和器件的开关频率，器【qì】件承受【shòu】的【de】直【zhí】流电【diàn】压有关。
电感的损耗主要有铜损和铁损，铜损【sǔn】指电感线圈电【diàn】阻所引起的损耗【hào】，当电流【liú】通过线圈电阻发热时，一【yī】部分【fèn】电能【néng】就转变为热能而损耗，由于线圈一般都由带绝【jué】缘的铜【tóng】线缠绕【rào】而成，因此称【chēng】为铜损，铜【tóng】损可以通【tōng】过测量变【biàn】压器【qì】短路阻【zǔ】抗来计算【suàn】。铁损包括两个【gè】方面：一是磁滞损耗【hào】，另一是涡流损耗，铁损【sǔn】可以通过测量变压器空载电流【liú】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【cǎi】用三电【diàn】平，五电平等多【duō】电平电气拓扑【pū】以及软开关技术，降低【dī】功率器【qì】件两端的电压，降【jiàng】低功率器件的开关频率。
是一种全数字控制方式，具【jù】有直流电压【yā】利用率【lǜ】高，易于【yú】控制【zhì】等的优点，被广泛【fàn】应用【yòng】逆变器中【zhōng】。直流【liú】电【diàn】压利用【yòng】率高，可以在相【xiàng】同大小的输出电压下，采【cǎi】用更低【dī】的直流母线电压，从而降【jiàng】低【dī】了功率开【kāi】关【guān】器件【jiàn】的电压【yā】应力，器件上的开关损【sǔn】耗更小，逆变器的变换效率得到【dào】了一定的提【tí】升。在空间矢量合成中，有【yǒu】多【duō】种【zhǒng】矢量【liàng】序列组合方法，通过不同的组合和排序，可以获【huò】得减【jiǎn】小功率器【qì】件开关次数的效果【guǒ】，从【cóng】而能【néng】够进【jìn】一步减【jiǎn】小逆变器功率器件的开关【guān】损耗。
碳化硅器件的单【dān】位【wèi】面积【jī】的阻抗仅为硅【guī】器件【jiàn】的【de】百分【fèn】之【zhī】一。利【lì】用碳化硅材料制作的IGBT(绝【jué】缘栅双极【jí】晶体管)等功率器件，其通态阻【zǔ】抗减为【wéi】通【tōng】常【cháng】硅器件的十分之一，碳【tàn】化硅技术可【kě】以有效减小二极管反【fǎn】向【xiàng】恢复电【diàn】流，从而能降低功率器件上的开关损耗，主开关所需的电流容量也能相应减【jiǎn】小。因此，将碳化硅二极管作为主开【kāi】关的反并二极管，是改【gǎi】善【shàn】逆变器效率的途【tú】径【jìng】。与传统快恢复硅反【fǎn】并联二极管相比【bǐ】，采用碳化硅【guī】反并联二【èr】极管后，二极管反向【xiàng】恢【huī】复【fù】电流显【xiǎn】著减小【xiǎo】，并可以改【gǎi】善【shàn】1％的总变换效率。采用快速IGBT后，由于开关速【sù】度加快，并能改善【shàn】2％整机变换效率。当把【bǎ】SiC反并二【èr】极管与快速IGBT相【xiàng】结合后，逆【nì】变器【qì】的【de】效率【lǜ】将进一步改善【shàn】。
软开关技术利用【yòng】谐振原理，使开关【guān】器件中的电流或者【zhě】电压按正【zhèng】弦或者【zhě】准【zhǔn】正弦规律变【biàn】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。从而减少【shǎo】了【le】开关损耗【hào】，同时【shí】极大地【dì】解决【jué】了感性关【guān】断，容性开通等问题【tí】。当开关管两端的电压或流过开关管的电流为零时才【cái】导通或【huò】者关断，这样开关管不会存【cún】在【zài】开【kāi】关损耗。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【wéi】这个优点，在相同的开关频率【lǜ】下，三电平【píng】逆变器可以比两电【diàn】平结构采用更小的输【shū】出滤波电【diàn】感，电【diàn】感损耗、成本【běn】和体积【jī】都能有效减小【xiǎo】；而在【zài】相同的输【shū】出谐波含量【liàng】下，三电平【píng】逆变【biàn】器可【kě】以比两电平结构采用更【gèng】低【dī】的开关频率，器件开【kāi】关损耗更【gèng】小，逆变器的变换效率得到提【tí】高。
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。当前光伏行业各个产业链，包括【kuò】组件和逆变【biàn】器厂家都在【zài】不【bú】遗余力【lì】地努力。为了【le】提高收益，从系【xì】统层面看，需要【yào】优【yōu】化系统设计，从设备层面看需要提高各部件的效【xiào】率。光伏【fú】组件效率提升【shēng】0.1%的背后是无数汗水和无数的【de】创新，同样【yàng】的道理【lǐ】也适用于【yú】逆变【biàn】器。逆变器效【xiào】率每【měi】提高0.1个百分点，背后都隐【yǐn】含着研发人【rén】员【yuán】大【dà】量努力【lì】的工作。
