光伏逆变器分类及实物拆解

  中国是光伏制造和消费大国，逆变器作为光伏发电的重要部件，诞生了华为数字能源、阳光电源等多家公司。

  逆变器：把直流电（电池、光伏发的电）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）的转换器。逆变器是光伏发电以及储能的重要组件。逆变器主要用在光伏、风电、储能等领域。光伏又分为地面光伏、分布式光伏、户用光伏。

  依据技术不同，逆变器大致上可以分为：集中式逆变器、组串式逆变器、微型逆变器等。目前以集中式和组串式为主，微型逆变器发展迅猛。

  集中式逆变器：多个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT模块，功率较小的采用MOS管，同时通过DSP转换控制器来改善电能的质量，使它接近于正弦波电流，主要用在大于10KW的集中式光伏发电站。集中式光伏主要在荒漠、山区等偏远地区集中建立大型光伏电站。

  集中式逆变器：先汇总光伏产生的直流电，然后再转变为交流电，功率相对较大，一般在MW级别。

  组串式逆变器：将组件产生的直流电直接转变为交流电再进行汇总，功率比较小。组串式逆变器采用模块化设计，每个光伏阵列与一个逆变器相对应，直流端具有上限功率追踪功能，交流端并联并网，其优点是不受组串模块差异和阴影遮挡的影响，同时减少光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大限度增加了发电量。

  2020年以来，全球主流逆变器厂商相继发布大电流组串式逆变器，应用于地面电站的组串式逆变器的功率以 320KW 为主，MPPT 电流升级至 40A 以上， 支持单串电流 20A 以上。

  系统方案比较集中式逆变器：光伏组件→直流电缆→直流汇流箱→直流电缆→集中式逆变器→交流电缆→升压变压器。

  组串式逆变器：光伏组件→直流电缆→组串式逆变器→交流电缆→交流汇流箱→交流电缆→升压变压器。

  根据输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器。根据下游应用，可分为并网逆变器和离网逆变器。光伏发电类型不同，可大致分为集中式逆变器和发电逆变器。根据能量是否存储，可大致分为并网逆变器和储能逆变器。

  微型逆变器：光伏发电系统中的功率小于等于1000瓦、具组件级MPPT的逆变器。功能与组串式逆变器是一样的，只不过因为体积小，可以直接安装到太阳能光伏板下面。微型逆变器可以用太阳能转换为人们日常使用的交流电。

  微型逆变器分为单相和三相。单相微逆适用于居民小区和小型商业。三相微逆在性能和稳定、效率上比单相要高一些，适用于工商业。

  每个太阳能电池板直接跟一个微型逆变器连接，采用并联的方式。微型逆变器的形式可设为成一拖一（每个微逆连接一片光伏组件）、一拖二、一拖三、一拖四等，根据微电网模型的不同进行设计。

  组串逆变器跟太阳能电池板串联安装，因此每块电池板的发电量是受限的，在房子顶部产生的电能也会较低。

  微型逆变器的优势是安装更简单，单独监控和优化每个太阳能板，进而达到最高的太阳能使用效率。

  额定直流功率：当组件输出到逆变器端的功率接近额定直流功率时，逆变器能获得最大的交流功率输出。

  最大直流电压：在考虑温度系数的前提下，接入的组串的最大电压要小于逆变器的最大直流输入电压。

  MPPT电压范围：更宽的MPPT电压范围可以在一定程度上完成早上发电更早，日落后发电更多。

  最大交流功率：逆变器的命名是根据交流输出功率来命名的，但也有厂家是根据直流的额定功率来命名，这点需要注意。

  最大交流电流：直接决定了线缆的截面积，配电设备的参数规格。一般说来断路器的规格要选到最大交流电流的1.25倍。

  功率因素：在在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示。在工商业分布式光伏中需要从系统角度考虑无功补偿。

  光伏逆变器主要由输入滤波电路、DC/DC MPPT电路、DC/AC逆变电路、输出滤波电路、核心控制单元电路组成。

  逆变器主要由电子元器件（功率半导体、集成电路、电感磁性元器件、PCB 线路板、电容、电感、开关器件、连接器等）、结构件（散热器、压铸件、机柜机箱、钣金件等）和辅助材料（胶水、包材、塑胶件等在允许电压下不导电的材料）组成。

  逆变器主要成本来自：机构件（28%）、电感（14%）与半导体（12%）等元器件。

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