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

光伏系統

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

光伏逆變器按功率與應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展，微逆變器市場滲透率也在逐步提高。

如下為光伏系統概覽，包括集中式、分布式、微逆、光伏板、配電箱等。

過流與過壓解決方案

光伏發電系統涵蓋光伏電池板、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，其高密度高溫發展趨勢與半導體是一樣的。

逆變器結構拓撲以及功率方案

光伏逆變器結構拓撲保護有前端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，根據工作電壓的不同有650V與1200V為主，而1500V系統則采用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有做過詳細介紹，通過TVS擊穿導通延緩IGBT關斷原理，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，對于高壓應用可以采用串聯方式，后續更高電壓產品也在陸續開發中，TVS發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。