光伏發(fā)電作為可再生能源的重要構(gòu)成部分，也是近幾年乃至未來的綠色能源重要發(fā)展方向，本章分享光伏逆變器常用結(jié)構(gòu)拓撲以及相應(yīng)的功率器件與保護器件解決方案，供有需人士參考。

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光伏系統(tǒng)

隨著全球氣候變暖以及化石能源日益枯竭的大環(huán)境下，可再生能源開發(fā)利用已經(jīng)受到國際社會的共同關(guān)注，光伏與風(fēng)電發(fā)電作為新能源發(fā)展的重要組成成分，在過去幾年以及未來都是高速發(fā)展的態(tài)勢，全球光伏逆變器市場在2025年預(yù)計會達到17.6億美金。

光伏逆變器按功率與應(yīng)用可分為集中式逆變器、分布式逆變器以及微逆變器，其中集中式逆變器單機容量一般在500kw以上，分布式逆變器單機容量在200kw以下，微逆變器單機容量在5kw以下，隨著戶用以及儲能市場的發(fā)展，微逆變器市場滲透率也在逐步提高。

如下為光伏系統(tǒng)概覽，包括集中式、分布式、微逆、光伏板、配電箱等。

02

過流與過壓解決方案

光伏發(fā)電系統(tǒng)涵蓋光伏電池板、匯流箱、配電柜、逆變器。

過流保護：

光伏電池板前端匯流箱，光伏系統(tǒng)目前主流1000V與1500V，針對于組串與陣列保護，1500V熔斷器電流等級有1A至400A可選，1000V熔斷器有1A至450A可選，通過采用聚酯纖維本體提高其分斷能力，對于故障短路狀況下能起到更好的防護作用。

過壓保護：

交流端過壓保護采用的分立方案，主要作為板載式防浪涌保護。

由于工作原理的差異，氣體放電管擊穿導(dǎo)通時為低殘壓，因此能夠流過更大的電流，而壓敏電阻屬于高鉗位，為了達到更大的通流能力需要更大尺寸的壓敏，下述為3個高能量密度版本壓敏對比，通過壓敏配方與工藝的改進，Xtreme系列能夠在更小尺寸下達到更大的通流能力，即更高能量密度，同時工作溫度由85°C提高到125°C，其高密度高溫發(fā)展趨勢與半導(dǎo)體是一樣的。

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逆變器結(jié)構(gòu)拓撲以及功率方案

光伏逆變器結(jié)構(gòu)拓撲保護有前端MPPT升壓以及后端的逆變，逆變又分為2電平全橋以及”I”型與“T”型三電平，對應(yīng)的功率器件有前端防反二極管，Boost電路的IGBT/MOSFET與快恢二極管，逆變器通常采用IGBT，根據(jù)工作電壓的不同有650V與1200V為主，而1500V系統(tǒng)則采用1200V IGBT “I”型三電平方案。

單相逆變器：

三相逆變器：

“I”型三電平逆變器：

“T”型三電平逆變器：

有源鉗位：

除了功率器件作為變流主要元件，功率器件由于雜散電感引起的浪涌沖擊也是需要重點關(guān)注的，其中包括IGBT的TVS有源鉗位，是一個低成本大回報的方案。

有源鉗位在另外章節(jié)有做過詳細介紹，通過TVS擊穿導(dǎo)通延緩IGBT關(guān)斷原理，讓IGBT吸收多余能量，防止IGBT因為過壓而失效，TPSMB系列TVS目前最大電壓可以做到550V，對于高壓應(yīng)用可以采用串聯(lián)方式，后續(xù)更高電壓產(chǎn)品也在陸續(xù)開發(fā)中，TVS發(fā)展方向同樣是更高能量密度，加上更窄的工作電壓與鉗位電壓寬度。

驅(qū)動芯片：

對于分立器件并聯(lián)、高頻以及功率模塊驅(qū)動，需要用到更大驅(qū)動電流能力的IC，IX4340可以提高雙路5A驅(qū)動能力，IXD_600系列最大能提高30A驅(qū)動電流。

本章節(jié)主要以圖片形式分享光伏逆變器結(jié)構(gòu)拓撲以及相應(yīng)的解決方案，在過壓過流方案上稍微多做了一些產(chǎn)品講解，而這些產(chǎn)品是在細分領(lǐng)域里面的發(fā)展方向與趨勢的代表，對于電力電子產(chǎn)品而言，低成本、小型化、高頻化以及高能量密度一直是研發(fā)方向與主打旋律。