甚至成为行业发展的驱动力，典型的如太阳能发电行业。因为对于光伏发电行业，

　　比的。但是对于光伏逆变器的设计而言，对最大功率的追求仅仅是处于第二位的，

　　的增加可以转化为经济效益，欧洲效率的提高同样可以，而且更加明显[1]。欧

　　上的成本估算，光伏发电每千瓦安装成本大约需要4000欧元[2]，那也就意味着

　　光伏逆变器每提高欧效1%就可以节省120欧元。提高光伏逆变器的欧洲效率带

　　因为IGBT导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着电流的增加

　　较高的效率。但是对于光伏逆变器而言，IGBT的这个特性反而成为了缺点。因

　　为欧洲效率主要和逆变器不同轻载情况下效率的有关。在轻载时，IGBT的导通

　　压降并不会显著下降，这反而降低了逆变器的欧洲效率。相反，MOSFET的导

　　动态特性和高频工作能力，MOSFET成为了光伏逆变器的首选。另外考虑到提

　　来越多的被应用在光伏逆变器的设计中，SiC肖特基二极管可以显著降低开关管

　　的特性也有关。典型的电路是通过一个boost电路来实现。然后再通过逆变器把

　　Boost电路通过对输入电压的调整实现最大功率点跟踪。H桥逆变器把直流电逆

　　变为正弦交流电注入电网。上半桥的IGBT作为极性控制器，工作在50HZ，从

　　而降低总损耗和逆变器的输出电磁干扰。下半桥的IGBT或者MOSFET进行

　　PWM高频切换，为了尽量减小Boost电感和输出滤波器的大小，切换频率要求

　　旁路二极管主要是当输入超过额定负载时，旁路Boost 电路，从而改善逆变

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　　压器光伏逆变器专用模块 单相无变压器光伏逆变器专用模块flowSOL0-BI 的效率

　　这里我们主要考虑功率半导体的损耗，其他的无源器件，如Boost 电感，输

　　总的欧洲效率(Boost+Inverter)可以达到 98.8%。即使加上无源器件的损耗，总

　　的光伏逆变器的效率仍然可以达到 98%。图 6 虚线显示了使用常规功率器件，

　　那开关器件就必须使用1200V 的。而我们知道，1200V 功率器件的开关速度会

　　比600V 器件慢很多，这就会增加损耗，影响效率。对于这种应用，一个比较好

　　为了尽量降低回路中的寄生电感，最好是把对称的双Boost 电路和NPC 逆变桥

　　旁路二极管主要是当输入超过额定负载时，旁路Boost 电路，从而改善逆变

　　唯一需要额外注意的是，无论是双 Boost 电路还是 NPC 逆变桥，都必须保证

　　Boost 电路并联和三相NPC 逆变桥就可以得到一个高效率的10kW 的光伏逆变

　　针对1000V 直流母线电压的光伏逆变器，NPC 拓扑结构逆变器是目前市场上效率

　　根据仿真结果，NPC 逆变器的欧效可以达到99.2%，而后者的效率只有96.4%.。

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　　目前混合型H 桥（MOSFET＋IGBT）拓扑已经取得了较高的效率等级。而

　　单相 单相 单相 单相光伏 光伏 光伏 光伏逆变器拓扑结构 逆变器拓扑结构 逆

　　在图13 中，上桥臂IGBT 的开关频率一般设定为电网频率（例如50Hz），而下

　　桥臂的MOSFET 则工作在较高的开关频率下，例如16kHz，来实现输出正弦波。

　　仿真显示，这种逆变器拓扑在2kW 额定功率输出时，效率可以达到99.2％。由

　　于MOSFET 内置二极管的速度较慢，因此MOSFET 不能被用在上桥臂。

　　由于上桥臂的IGBT 工作在50Hz 的开关频率下，实际上并不需要对该支路

　　进行滤波。因此对电路拓扑进行优化，可以得到图14 所示的发射极开路型拓扑。

　　目前 Vincotech 公司已经有标准的发射极开路型 IGBT 模块产品，型号是

　　旁路二极管主要是当输入超过额定负载时，旁路Boost 电路，从而改善逆变

　　桥的上桥臂采用 IGBT（600V/75A）和 SiC 二极管，下桥臂采用

　　下面再来分析一下图 14 所示的发射极开路型拓扑。当下桥臂的 MOSFET

　　工作时，与上桥臂IGBT 反并联的二极管却由于滤波电感的作用没有工作，这样

　　就可以在上桥臂也使用MOSFET，在轻载时提高逆变器的效率。仿线kW 额定功率输出时，这种光伏逆变器的欧效可以提高0.2%，从而使效率达

　　到99.4%。在实际的应用场合中，这种拓扑对效率的提高会更多，因为仿真结果

　　是在假定芯片结温125℃的情况下得到的，但由于MOSFET 体积较大，且光伏

　　逆变器经常工作在轻载情况下，MOSFET 芯片结温远远低于 125℃，因此实际

　　反向恢复特性较差，影响无功补偿和双向变换时的性能。但是在某些特殊应用中，

　　如果必须通过无功功率来测量线路阻抗或者保护某些元器件，那么图16 所示拓

　　足双向功率流动，例如实现高效电池充电。如果应用 SiC 肖特基二极管，这种

　　三 三三 三相 相相 相光伏 光伏 光伏 光伏逆变器拓扑结构 逆变器拓扑结构

　　以一相为例，在2kW额定输出时，三电平逆变器（图18）可以达到99.2%的欧

　　但由于1200V 的SiC 价格过高，下面这种拓扑将会是一种比较好的选择。

　　图20: 可实现无功功率输出的NPC 拓扑逆变器(增加了2 个SiC 二极管和4 个Si

　　这种拓扑只使用了两个600V 的SiC 二极管（D4，D6）。D3 和D5 采用快速Si

　　二极管，D7 和D8 采用小型Si 二极管，用来防止SiC 二极管过压损坏。

　　把MOSFET 的体二极管旁路掉。这可以通过把上下半桥的输出端子分开并配上

　　图22: 全采用MOSFET 方案和混合型方案在额定功率2kW时的效率比较

　　其欧效可以从99.2%提高到99.4％。无功功率由1200V 快速二极管通路实

　　现。在选择二极管时，推荐使用 SiC 二极管，这样可以在反向变换时，达到更

　　高的效率。或者如图23 所示，D4 和D6 采用600V SiC 二极管，另外四个采用

　　图23: 采用2 个SiC 二极管、4 个Si 二极管和分别输出方式的NPC 逆变器拓扑

　　为 0.4kW 时，我们仍然可以达到最高的效率，这也使得可以通过模块并联来进