户用逆变器拓扑

Heric拓扑的优势，为什么单项光伏逆变器通常选用Heric拓扑？

揭秘Heric拓扑的魅力：为何单项光伏逆变器首选Heric结构？

在光伏逆变器的世界里，美国的UL标准一直是行业关注的焦点。自1999年UL 1741问世以来，它不仅是电击、火灾、机械安全的守护者，更是输出功率特性和电网兼容性的重要考量。然而，2014年UL 62109-1的发布，为逆变器认证带来了新的选择，它作为IEC 62109-1在美国的应用，为适应全球市场提供了灵活性。

欧洲市场则遵循严格的IEC 62109系列标准，如IEC 62116、IEC 61727等，不仅强调设备的电气和机械安全，还着重于电性能的评估。各国对此标准的采纳程度各异，英国虽未完全采用IEC，但也有G83/1和G59/1等本土标准。德国的VDE0126-1-1，西班牙的RD 1663/2000，澳大利亚的AS 4777，意大利的DK5940等，都是针对电网保护的认证典范。

尽管标准繁多，但Heric拓扑在单项光伏逆变器中独树一帜。这种拓扑结构的优势在于其高效、可靠和灵活性，它能够在满足众多安全标准的同时，提供卓越的转换效率和电网兼容性。对于那些寻求全球市场准入的制造商而言，Heric拓扑往往成为他们的首选，因为其一次认证，多国通用，极大地简化了认证流程，降低了成本。

如果你正考虑逆变器的认证需求，不妨考虑ATS全测检测的解决方案。作为一站式服务提供者，我们能帮助你轻松获得全球20多个国家的并网证书，只需一次测试，简化你的认证之旅。如果你对Heric拓扑或全球认证有任何疑问，我们的专业团队随时待命，解答你的困惑。

英飞凌650V混合SiC IGBT单管助力户用光伏逆变器提频增效

在户用光伏逆变器领域，英飞凌公司推出了650V混合SiC IGBT单管，旨在通过这一创新解决方案，提高频率、增加效率并助力系统性能提升。

户用光伏系统每年的安装量显著增长，单相光伏逆变器的功率范围一般在3至10kW。在设计上，为了实现紧凑体积、轻巧重量、方便安装与维护、融合储能以提高用电效率，并在光照不足时保证高效能，逆变器需要具备这些特点。在功率器件的选择上，传统方案基于TO-247封装的分立器件，而英飞凌与客户合作引入的650V高速IGBT方案，旨在解决成本竞争与性能优化的双重需求。

在电路拓扑方面，常见的设计包括H4、H5、H6、H6.5和HERIC等，均旨在解决共模电压跳变导致的系统对地漏电流问题，满足电气安全标准的同时兼顾光照不足时的高效率，基本达到最大效率98%，加权效率97%以上。尽管不同拓扑在设计上有细微差异，但本质上趋向于平衡效率与成本。

面对650V单管功率器件市场缺乏创新的压力，英飞凌提出了一种结合IGBT低成本与SiC高性能的解决方案——650V混合SiC IGBT。这一器件将IGBT与SiC二极管封装于同一个TO247-3/4封装中，实现成本效益与性能优势的结合。该方案提供40A、50A和75A三种规格，以满足户用光伏逆变器的需求。

具体而言，650V混合SiC IGBT包括RH5（内置半电流SiC二极管）与SS5（内置全电流SiC二极管）两种型号。TRENCHSTOP™ H5芯片以其快速开关速度、低关断损耗与高效率，适用于30kHz至100kHz的高频应用；而TRENCHSTOP™ S5则在中等开关速度下，具有较低的饱和压降，适用于10kHz至40kHz的应用。内置SiC二极管特性与IGBT进行电流最佳匹配。

该混合SiC IGBT单管的关键技术特点包括使用英飞凌的650V H5/S5 IGBT晶圆与第六代SiC二极管，SiC二极管具有极小的Qrr（反向恢复电流）与降低的反向恢复损耗Erec。IGBT的开通损耗受温度影响较小，有助于降低电磁干扰（EMI）。

具体分析表明，RH5中的SiC二极管在If=50A时虽有较高的正向压降，但实际应用中的结温较低，二极管电流较小，因此对功耗影响不大。SiC二极管对IGBT的开通损耗影响显著，相比EH5方案，Ic=25A时降低70%，总开关损耗降低55%。这表明在高频与效率提升方面，650V SiC混合单管具有明显的技术优势，尤其是在小容量户用光伏逆变器领域。

在系统电路拓扑与仿真分析中，以HERIC电路为主，该拓扑结构有效隔离了零电平时交流滤波电感与寄生电容之间的无功交换，提升系统效率，并降低寄生电容上的电压高频分量，消除漏电流。通过换流分析，可以发现工频管中反向恢复二极管特性影响高频管的开通损耗，通过利用SiC的低开关损耗特性，650V混合管可以有效降低损耗，提升系统效率。

以8kW户用光伏逆变器为例，基本电路仿真工作条件为Vdc=360V、V0=230V、fs=20kHz、Io=35A、PF=1、Th=100℃。在不同开关频率下，系统损耗与效率的变化显示，单纯提升至30kHz和40kHz只会增加系统损耗，降低效率。而采用650V混合SiC器件替换工频交流管后，方案2相比方案1，系统效率提升0.24%至0.34%，总损耗降低19.6W至27.2W。器件中高频管T1的结温降至140.3oC，工频管T5的结温降至106.2oC，SiC二极管D6的结温降至108oC。

总结而言，650V混合SiC IGBT单管通过简化替换过程，无需变更PCB和电路，即可在最短时间内实现系统效率提升和增加开关频率，同时降低散热设计要求与成本。这一解决方案在大范围内有效提升HERIC拓扑电路的开关频率，增加系统效率，降低并网电感尺寸，减少电流谐波对电网的污染。采用单一器件替换即可带来显著优势，无需复杂专利拓扑或软开关技术。

逆变器的作用是什么?按照电路拓扑结构可分…

1. 逆变器的主要功能是将直流电转换为交流电。

2. 该设备由逆变桥、控制逻辑和滤波电路构成。

3. 逆变器在多个领域有着广泛的应用，例如空调、家庭影院系统、电动工具、缝纫机、DVD/VCD播放器、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱、录像机、按摩器、风扇和照明设备等。

4. 逆变器能够将直流电能（如电池或蓄电瓶储存的电能）转换为定频定压或调频调压的交流电，通常为220V，50Hz的正弦波电源。

5. 在国外，由于汽车普及，逆变器常用于外出工作时通过连接到蓄电池上为电器和工具供电。

6. 车载逆变器有不同功率规格，如20W、40W、80W、120W至150W，通常通过点烟器接口连接。

7. 对于更大功率的需求，逆变电源需要通过连接线接到电瓶上。

8. 逆变器的工作原理是将直流电转换为交流电，这一过程是电压的逆变。

9. 它和电源适配器一样，采用了脉宽调制（PWM）技术，适配器将交流电压转换为稳定的12V直流输出，而逆变器将12V直流电压转换为高频高压交流电。

10. 逆变器的核心部分由PWM集成控制器构成，例如UC3842用于适配器，而TL5001芯片用于逆变器。

11. TL5001芯片的工作电压范围为3.6～40V，内部集成了误差放大器、调节器、振荡器、PWM发生器（带死区控制）、低压保护和短路保护回路等。

以上内容参考自：百度百科-逆变器。

逆变器h5拓扑是不是专利产品

1. 逆变器H5拓扑是由德国SMA有限公司提出，并且已经在中国申请了技术专利。

2. 因此，逆变器H5拓扑属于专利产品。

3. 专利产品是指那些具有专利权人独占权利要求所记载的全部技术特征的实用新型产品。

电路拓扑结构是什么

电路拓扑结构是指电路中电子元件之间的相互连接方式。开关电源常用的基本拓扑结构约有14种，每种拓扑结构都有其独特的特点和适用场合。一些拓扑结构适用于离线式（电网供电的）AC/DC变换器，例如小功率输出或多组输出场合。有些拓扑结构在相同输出功率下使用器件较少，或在器件数与可靠性之间有较好的折中。输入/输出纹波和噪声也是选择拓扑结构时需要考虑的因素。

电路拓扑是指电路的连接关系，或组成电路的各个电子元件相互之间的连接关系。例如，AC/DC和DC/DC的电路拓扑结构是一样的，AC经过整流滤波后就是DC270V了。主要的拓扑结构包括反激、单管正激、双管正激、半桥、全桥和LLC谐振。

两电路有相同的拓扑结构意味着它们的连接方式相同。例如，开关电源电路有几种典型的结构，如Buck，Boost，反激，正激，半桥，全桥等，实际电路也都是以这些结构为基础再进行具体化。

拓扑电路是指电路的组成架构。例如，要完成AM广播信号的声音还原，可以采用直接接收、放大、检波滤波来还原声音，也可以采用超外差接收、放大、检波滤波来完成。这就是两种拓扑电路。

电路拓扑是指电路的连接关系，或组成电路的各个电子元件相互之间的连接关系。例如，开关电源电路有几种典型的结构，如Buck，Boost，反激，正激，半桥，全桥等，实际电路也都是以这些结构为基础再进行具体化。

拓扑结构的开关电源拓扑随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源以其高的性价比得到了广泛的应用。开关电源的电路拓扑结构很多，常用的电路拓扑有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。其中，半桥电路中，变压器初级在整个周期中都流过电流，磁芯利用充分，且没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小，对输入滤波电容使用电压要求也较低。由于以上诸多原因，半桥式变换器在高频开关电源设计中得到广泛的应用。

拓扑结构的逆变器是指目前采用的逆变器拓扑结构，包括全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑、多电平逆变拓扑、推挽逆变拓扑、正激逆变拓扑、反激逆变拓扑等。拓扑结构的选择和逆变器额定输出功率有关。对于4kw以下的光伏逆变器，通常选用直流母线不超过500V，单相输出的拓扑结构。

电路的拓扑结构是指电路的连接关系，或组成电路的各个电子元件相互之间的连接关系。例如，开关电源电路有几种典型的结构，如Buck，Boost，反激，正激，半桥，全桥等，实际电路也都是以这些结构为基础再进行具体化的。

户用储能的DC-DC实现方案

户用储能系统通常在光伏逆变电路的直流侧增加双向DC-DC单元，以此实现对电池包的充放电操作。该系统由MPPT、DC-DC和PCS三个部分组成。其中，双向DC-DC单元主要有两种实现方式：

第一种是双向全桥型DC-DC拓扑，该拓扑结构紧凑，可以根据电池组的数量灵活配置DC-DC的数量，满足大规模电池组的需求。电池包与直流母线之间是隔离的，适合需要安全隔离的场合。

第二种是双向DC-DC拓扑，这种拓扑在电池放电时以Boost模式工作，在电池充电时以Buck模式工作。该拓扑结构简单，器件少，驱动和控制简单，损耗也较少，但缺点是电池和直流母线不隔离，共地。

户用储能PCS拓扑结构可实现电池储能系统直流电池与交流电网之间的双向能量传递。通过控制策略实现对电池系统的充放电管理、网侧负荷功率的跟踪、电池储能系统充放电功率的控制以及正常及孤岛运行方式下网侧电压的控制等。户用PCS与光伏逆变一般共用DC/AC逆变器，功率较小的情况下也会使用Heric这种拓扑结构。传统方式根据电压的高低选择使用双电平、三电平或更多电平模式。

heric拓扑的优势,为什么单项光伏逆变器通常选用heric拓扑?

非隔离型单相并网逆变器在小功率光伏发电系统中广泛应用，因其体积小、效率高等特点。然而，在并网系统中，由于缺少变压器，光伏电池板与电网间存在多处分布电容，功率器件在高频开关时会导致共模电流的产生。为了保障人员和设备安全，必须对地漏电流进行有效抑制。针对此问题，常见的优化策略有两种：一是采用H桥拓扑并结合双极性PWM调制，可以有效抑制共模电流，但存在开关损耗较大及输出电压幅值跳变的问题；二是提出H5、H6等改进型拓扑，分别在效率与共模电流抑制之间寻求平衡，但它们在成本或效率上存在局限。Heribert Schmidt等学者提出了一种新颖的拓扑结构，即Heric拓扑，仅需增加两个功率器件，即可实现输出共模电压的相对稳定，同时提高整体效率，从而被广泛应用在单相并网逆变器中。

Heric电路通过增加T5/D5与T6/D6两个功率器件，滤波电感在续流过程中提供了双向电流通路，从而控制输出共模电压相对稳定。这种拓扑结构下，功率因数为1时，T5与T6在工频下进行开关操作，正半周期T1与T4进行高频开关，关断时通过T6与D5进行续流，负半周期则同理。T2、T3与T5、D6进行换流，保证逆变器AC端口的共模电压输出相对稳定，基本维持在VDC/2。

在Heric电路需要向电网注入无功电流时，T5、T6则需要在输出电压电流反向区间内分别进行高频开关，以适应输出滞后无功电流的情形。例如，当输出电压V大于0而电流I小于0（规定电流流出H桥为正）时，T1-T4均关断，T5导通，电感电流通过T5与D6进行续流，T5关断时电感电流通过D1与D4流通。同样地，当输出电压V小于0而电流I大于0时，T6、D5与D2、D3进行换流。

在单相户用光伏逆变器的应用中，追求小体积和低噪音是产品设计的关键目标之一，这不仅降低了设备的安装要求，也为用户在运行期间提供了更加宁静的环境。因此，较高的开关频率是功率半导体器件的重要需求之一，而更高的效率和更好的可靠性则是产品设计中不可或缺的特性，有助于为客户提供长期稳定的经济效益。在单相光伏应用中，电网电压通常为220/230VAC，逆变器的母线电压在350-400VDC左右，因此，适合应用高效高速的650V IGBT，以满足这些场景中的需求。

英飞凌新一代650V TRENCHSTOP™ IGBT7 H7产品采用最新的微沟槽栅技术，相比前代产品整体损耗可减少39%，同时配备新一代全电流的发射极控制EC7续流二极管，具有更好的EMI表现。此外，该器件还具备出色的防潮性能，可在恶劣环境中可靠运行，且已通过JEDEC 47/20/22的相关测试，特别是HV-H3TRB测试，符合工业应用标准，非常适合户外应用的户用单相光储逆变器。

对于5kW、8kW至10kW功率等级的Heric单相光伏逆变器，可选用相应的IKWH40N65EH7和IKWH75N65EH7产品，DC-AC级转换效率均可达到98.5%，而T5/T6、D5/D6的损耗较小。在成本优化方面，根据具体需求考虑选择合适大小的器件。此外，英飞凌还提供了一站式的解决方案，包括驱动IC（如EiceDRIVER™ X3 Compact、2EDi family双通道隔离驱动系列）、微控制器产品（如XMC™、PSoC™系列）、以及用于测量和控制的XENSIV™系列电流传感器和AIROC™系列蓝牙wifi产品，以满足不同应用需求。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467