组串逆变器

并网逆变器组串逆变

在现代光伏市场中，组串逆变器因其独特的设计和性能脱颖而出，已经成为主流选择。这种逆变器的设计基础是模块化，每个光伏阵列（1kW至5kW）独立连接一个逆变器。在直流端，组串逆变器实现了最大功率峰值跟踪，而在交流端，它们并联并网，确保了高效并网能力。

大型光伏电站广泛采用了组串逆变器，其优势显著。它不受各光伏模块间性能差异和遮挡影响，能够有效避免发电效率因最佳工作点不匹配而降低的情况，从而提高了整体发电量。技术上的进步不仅降低了系统的成本，还提升了系统的稳定性和可靠性。

在设计上，组串逆变器引入了“主-从”模式，即使部分光伏组串无法单独供电，也能通过这种方式连接多组串，确保至少有一部分能正常工作，进一步增加了电力产出。而最新的进展是，通过多个逆变器形成一个协同工作的“团队”，进一步提高了系统的整体性能和稳定性。

目前，无变压器式的组串逆变器已经占据了市场主导地位，其高效、灵活和可靠的特性使其在光伏系统中扮演了关键角色。

组串式逆变器和集中式逆变器的区别

组串式逆变器和集中式逆变器的区别

组串式逆变器和集中式逆变器是两种不同的太阳能光伏发电系统的核心部件，它们各自有着独特的特点和应用场景。以下是二者的主要区别：

一、基本结构不同

组串式逆变器采取模块化设计，每一个逆变器模块对应一组光伏组件。而集中式逆变器则采用集中式设计，连接多路光伏组件，通过集中转换直流电为交流电。

二、功率转换效率不同

组串式逆变器由于模块化设计，可以对每一组光伏组件进行最大功率点跟踪，使得发电效率更高。而集中式逆变器虽然整体设计简洁，但对于不同光照条件的光伏组件组合，其整体发电效率可能受到一定影响。

三、应用场景及优势差异

组串式逆变器适用于大型光伏电站和分布式光伏系统，特别是在地形复杂、部分遮挡和灰尘积累等不利条件下，由于其局部优化的特点表现出较高的灵活性。集中式逆变器则更多地用于小型或中型光伏发电系统，具有维护简单和成本低的优势。其强大的并联能力也使其更易于进行容量的扩展和调整。

综上所述，组串式逆变器和集中式逆变器在结构、功率转换效率和应用场景上各有特点。选择哪种逆变器需要根据具体的项目需求、预算以及环境因素综合考虑。在太阳能光伏发电系统中，逆变器的选择对于系统的整体性能有着至关重要的影响。

太阳能逆变器的特点

由于建筑的多样性，太阳能电池板的安装方式也是多种多样的。为了使太阳能的转换效率最高同时又兼顾建筑的外形美观，我们需要逆变器的多样化，来实现最佳方式的太阳能转换。组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器类型。组串逆变器是基于模块化概念的，每个光伏组串（1kW-5kW）通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。这种逆变器的优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。这些优点不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引入“主-从”的概念，使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主-从”的概念，使得系统的可靠性又进了一步。

太阳能逆变器的效率指由于对可再生能源的需求，太阳能逆变器 (光电逆变器) 的市场正在不断增长。而这些逆变器需要极高的效率和可靠性。对这些逆变器中采用的功率电路进行了考察，并推荐了针对开关和整流器件的最佳选择。光电逆变器的一般结构如图1所示，有物友三种不同的逆变器可供选择。太阳光照射在通过串联方式连接的太阳能模块上，每一个模块都包含了一组串联的太阳能电池(Solar Cell)单元。太阳能模块产生的直流 (DC) 电压在几百伏的数量级，具体数值根据模块阵列的光照条件、电池的温度及串联模块的数量而定。这类逆变器的首要功能是把输入的 DC电压转换为一稳定的值。该功能通过升压转换器来实现，并需要升压开关和升压二极管。在第一种结构中，升压级之后是一个隔离的全桥变换器。全桥变压器的作用是提供隔离。输出上的第二个全桥变换器是用来从第一级的全桥变换器的直流DC变换成交流 (AC) 电压。其输出再经由额外的双触点继电器开关连接到AC电网网络之前被滤波，目的是在故障事件中提供安全隔离及在夜间与供电电网隔离。第二种结构是非隔离方案。其中，AC交流电压由升压级输出的DC电压直接产生。第三种结构利用功率开关和功率二极管的创新型拓扑结构，把升压和AC交流产生部分的功能整合在一个专用拓扑中尽管太阳能电池板的转换效率非常低，让逆变器的效率尽可能接近100% 却非常重要。在德国，安装在朝南屋顶上的3kW串联模块预计每年可发稿蚂明电2550 kWh。若逆变器效率从95% 增加到 96%，每年便可以多发电25kWh。而利用额外的太阳能模块产生这25kWh的费用与增加一个逆变器相当。由于效率从95% 提高到 96% 不会使到逆变器的成本加倍，故对更高效的逆变器进行投资是必然的选择。对新兴设计而言，以最具成本效益地提高逆变器效率是关键的设计准则。至于逆变器的可靠性和成本则是另外两个设计准则。更高的效率可以降低负载周期上的温度波动，从而提高可靠性，因此，这些准则实际上是相关联的。模块的使用也会提高可靠性。

图1所示的所有拓扑都需要快速转换的功率开关。升压级和全桥变换级需要快速转换二极管。此外，专门为低频 (100Hz) 转换而优化的开关对这些拓扑也很有用处。对于任何特定的硅技术，针对快速转换优化的开关比针对低频转换应用优化的开关具有更高的导通损耗。升压级一般键告设计为连续电流模式转换器。根据逆变器所采用的阵列中太阳能模块的数量，来选者使用600V还是1200V的器件。功率开关的两个选择是MOSFET和 IGBT。一般而言，MOSFET比IGBT可以工作在更高的开关频率下。此外，还必须始终考虑体二极管的影响：在升压级的情况下并没有什么问题，因为正常工作模式下体二极管不导通。MOSFET的导通损耗可根据导通阻抗RDS(ON)来计算，对于给定的MOSFET系列，这与有效裸片面积成比例关系。当额定电压从600V 变化到1200V时，MOSFET的传导损耗会大大增加，因此，即使额定RDS(ON) 相当，1200V的 MOSFET也不可用或是价格太高。对于额定600V的升压开关，可采用超结MOSFET。对高频开关应用，这种技术具有最佳的导通损耗。TO-220封装、RDS(ON) 值低于100毫欧的MOSFET和采用TO-247封装、RDS(ON) 值低于50毫欧的MOSFET。对于需要1200V功率开关的太阳能逆变器，IGBT是适当的选择。较先进的IGBT技术，比如NPT Trench 和 NPT Field Stop，都针对降低导通损耗做了优化，但代价是较高的开关损耗，这使得它们不太适合于高频下的升压应用。在旧有NPT平面技术的基础上开发了一种可以提高高开关频率的升压电路效率的器件FGL40N120AND，具有43uJ/A的EOFF ，比较采用更先进技术器件的EOFF为80uJ/A，但要获得这种性能却非常困难。FGL40N120AND器件的缺点在于饱和压降VCE(SAT) (3.0V 相对于125ºC的 2.1V) 较高，不过它在高升压开关频率下开关损耗很低的优点已足以弥补这一切。该器件还集成了反并联二极管。在正常升压工作下，该二极管不会导通。然而，在启动期间或瞬变情况下，升压电路有可能被驱使进入工作模式，这时该反并联二极管就会导通。由于IGBT本身没有固有的体二极管，故需要这种共封装的二极管来保证可靠的工作。对升压二极管，需要Stealth™ 或碳硅二极管这样的快速恢复二极管。碳硅二极管具有很低的正向电压和损耗。在选择升压二极管时，必须考虑到反向恢复电流 (或碳硅二极管的结电容) 对升压开关的影响，因为这会导致额外的损耗。在这里，新推出的Stealth II 二极管 FFP08S60S可以提供更高的性能。当VDD=390V、 ID=8A、di/dt=200A/us，且外壳温度为100ºC时，计算得出的开关损耗低于FFP08S60S的参数205mJ。而采用ISL9R860P2 Stealth 二极管，这个值则达225mJ。故此举也提高了逆变器在高开关频率下的效率。

MOSFET全桥滤波之后，输出桥产生一个50Hz的正弦电压及电流信号。一种常见的实现方案是采用标准全桥结构 (图2)。图中若左上方和右下方的开关导通，则在左右终端之间加载一个正电压；右上方和左下方的开关导通，则在左右终端之间加载一个负电压。对于这种应用，在某一时段只有一个开关导通。一个开关可被切换到PWM高频下，另一开关则在50Hz低频下。由于自举电路依赖于低端器件的转换，故低端器件被切换到PWM高频下，而高端器件被切换到50Hz低频下。这应用采用了600V的功率开关，故600V超结MOSFET非常适合这个高速的开关器件。由于这些开关器件在开关导通时会承受其它器件的全部反向恢复电流，因此快速恢复超结器件如600V FCH47N60F是十分理想的选择。它的RDS(ON) 为73毫欧，相比其它同类的快速恢复器件其导通损耗很低。当这种器件在50Hz下进行转换时，无需使用快速恢复特性。这些器件具有出色的dv/dt和di/dt特性，比较标准超结MOSFET可提高系统的可靠性。另一个值得探讨的选择是采用FGH30N60LSD器件。它是一颗饱和电压VCE(SAT) 只有1.1V的30A/600V IGBT。其关断损耗EOFF非常高，达10mJ ，故只适合于低频转换。一个50毫欧的MOSFET在工作温度下导通阻抗RDS(ON) 为100毫欧。因此在11A时，具有和IGBT的VCE(

到底什么是组串式逆变器？

在电力系统中，组串式逆变器是一种备受关注的设备。它的主要特点是能够直接集成并串连接，特别适用于户外分布式安装，无论是单相还是三相输出，其功率范围广泛，从几千瓦到几十千瓦。比如古瑞瓦特系列中就有很多型号的逆变器采用了这种设计。组串式逆变器的优势在于其高效、灵活，能够适应各种规模的太阳能发电系统，是现代太阳能电站不可或缺的一部分。

逆变器组串如何匹配

逆变器组串的匹配需要考虑以下几个方面：

1. 逆变器的额定功率和最大功率点（MPP）电压范围：逆变器的额定功率要大于组串总功率，同时逆变器的最大功率点电压范围要能够覆盖组串的电压范围。

2. 组串的电压和电流：组串的电压和电流要在逆变器的输入电压和电流范围内，且组串的电压和电流要尽可能接近逆变器的最大功率点。

3. 组串的数量：逆变器要支持的组串数量需要与实际安装的组串数量匹配，且要注意组串的串并联方式。

4. 环境温度：逆变器的额定功率和效率都是在特定的环境温度下测试得出的，因此在实际安装中，要考虑环境温度对逆变器的影响，选择合适的逆变器。

综合以上几个方面考虑，可以选择适合的逆变器组串匹配方案。

组串式逆变器是什么

组串式逆变器是一种用于光伏电站的电力转换设备。

组串式逆变器是光伏电站中的重要组成部分，它负责将光伏组件产生的直流电转换为交流电，以便能够接入电网进行供电。相较于其他类型的逆变器，组串式逆变器具有其独特的特点和应用场景。

首先，组串式逆变器的最大特点是其模块化设计。这种逆变器采用多个模块化单元组合而成，每个单元都可以独立工作，并在高功率需求时并行运行。这种设计使得组串式逆变器能够适应大规模光伏电站的需求，通过灵活的扩展来实现高效的电力转换。

其次，组串式逆变器适用于分布式光伏电站。由于其结构紧凑、易于安装和维护，组串式逆变器在分布式光伏电站中得到广泛应用。它能够连接多个光伏组件的串联阵列，将产生的直流电转换为适合电网接入的交流电。此外，组串式逆变器还具有高度的可靠性和稳定性，能够保证光伏电站的长期稳定运行。

最后，组串式逆变器还具有优秀的性能表现。它具有较高的转换效率和较低的故障率，能够有效地提高光伏电站的整体运行效率。同时，组串式逆变器还能够实时监测光伏组件的工作状态，并通过智能控制系统进行自动调整和优化，以确保光伏电站的高效运行。

总的来说，组串式逆变器是一种用于光伏电站的电力转换设备，具有模块化设计、适用于分布式光伏电站、以及优秀的性能表现等特点。它通过转换直流电为交流电，为光伏电站的电力输出和电网接入提供了重要的支持。

逆变器：组串式VS集中式 孰优孰劣

要求:

组串式逆变器的劣势：组网方式限制——其逆变器间无高频载波同步，无法解决逆变器间的并联环流问题；距离箱变远端的逆变器线路阻抗较大；多机并联模式——多台逆变器在电网电业跌落时会无法统一输出电压及电流的相位。

集中式并网逆变器：均可通过实验室和现场的低电压穿越测试。

（2）防孤岛保护

孤岛效应：是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时，停电线路由所连的并网发电装置继续供电，并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象。GB/T19964-2012标准要求电站具有防孤岛保护设备，通常情况下逆变器采用主动+被动双重防孤岛保护，以保障在任何情况下逆变器能可靠地断开与电网的连接。主动保护通常采用向电网注入很小的干扰信号，通过检测回馈信号判断是否失电，而被动保护通常采用检测输出电压、频率和相位的方式来判定孤岛状态的发生。

组串式逆变器：交流侧直接并联，因主动保护而采用注入失真信号的方式无法应用在多机并联的系统中，无法执行孤岛保护中的主动保护。

——应用风险：产生谐振孤岛将会对线路检修人员造成安全威胁，对用电设备造成损害，严重影响电站的运行安全等等。

集中式逆变器：交流输出无需汇流，直接接入双分裂绕组变压器，同时执行主动和被主动孤岛保护。

（3）支持电网调度

两者共同点：均采用RS485作为通讯接口，回应速度均相应较慢。

组串式逆变器：每兆瓦需对40台逆变器调度，不利于电站的远端调度管理；

集中式逆变器：每兆瓦仅对2台逆变器调度，较为方便。

（4）PID效应抑制策略

目前公认的最为可靠抑制PID效应的解决方法：逆变器负极接地

组串式逆变器：采用虚拟负极接地电路的方式来抑制PID效应，如虚拟电路发生故障组串式逆变器则无法保障对PID效应抑制，远比实体负极接地可靠性差。

集中式逆变器：采用绝缘阻抗监测+GFDI（PV Ground-Fault Detector Interrupter，由分断器件和传感器组成）方案，即逆变器即时监测PV+对地阻抗。当PV+对地阻抗低于阈值的时候，逆变器就会立刻报警停机。

一文读懂：微型逆变器与组串式逆变器的区别

光伏并网逆变器是光伏系统的核心部件，主要功能是将光伏组件产生的直流电转换为适合电网要求的交流电。目前，分布式光伏领域常见的逆变器类型有微型逆变器和组串式逆变器。

微型逆变器对每块或多块光伏组件进行独立的最大功率点跟踪（MPPT），并对组件输出功率进行精细化调节及监控，通常功率在4kW以下。而组串式逆变器对一串或多串光伏组件进行单独的MPPT，功率范围则在1.5kW至500kW之间。

微型逆变器与组串式逆变器在产品拓补结构与电路设计上存在本质差异。微型逆变器采用单组件独立或并联输入设计，而组串式逆变器则采用多组件串联输入设计。这导致两者在运行电压、系统综合效率、运维方式及安装位置等方面存在显著不同。

在运行电压方面，微型逆变器系统中组件以并联方式连接，直流电压不超过120V；而组串式逆变器系统为串联电路，系统运行时电压累计可达600V至1000V。

就系统综合效率而言，微型逆变器每块组件都有独立的MPPT，实现对每块组件的独立追踪，精确追踪功率最大输出点，避免“短板效应”。相反，组串式逆变器的MPPT接入单个或多个“组串”，可能影响单块组件的发电情况，从而影响整串组件的发电效率。

运维方式上，微型逆变器实现组件级控制，运维时可查看每块组件的详细信息，如位置及发电情况。而组串式逆变器进行组串级控制，运维时只能看到整串组件的总体信息。

安装位置方面，微型逆变器模块化设计，体积小、重量轻，可直接安装在光伏支架上，实现即插即用，安装灵活。而组串式逆变器通常安装在某一串组件下方，采用固定或抱箍式安装。

综上所述，微型逆变器和组串式逆变器各有优势和适用场景。在选择逆变器时，应根据具体需求和环境条件，因地制宜选择合适的逆变器类型。组串式逆变器因其成熟可靠的技术和成本优势，在分布式光伏市场应用广泛。而微型逆变器在技术进步的推动下，其单瓦成本也在不断下降，未来将在更多场景中得到应用，以满足对光伏电站安全、效率及智能化运维的需求。

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