提高光伏逆变器功率转换效率的三种方法与实战方案

发布时间：2024-11-8 阅读量：1707 来源: 我爱方案网作者: bebop

光伏逆变器使用过程中会随着时间的推移以及转换率的高低来决定其寿命。为了保障逆变器的使用寿命和安全性，国家制定了相关的标准。在有变压器的情况下逆变器的转换效率必须高于94%，而无变压器的情况下转换效率要高于96%。其中转换效率是衡量逆变器性能的重要指标。高效率的逆变器可以降低系统成本，延长系统寿命和提高系统稳定性。本文将介绍三种提高逆变器功率转换效率的方法，并提供非常有竞争力的实战方案。

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提高逆变器效率的技术手段

目前，提高功率逆变器效率的技术路线有3种。

1、空间矢量脉宽调制(SVPWM)

SVPWM是一种全数字化控制方式，具有直流电压利用率高、易于控制等优点，已广泛应用于功率逆变器。直流电压利用率高，在相同输出电压下可以使用较低的直流母线电压，降低了功率开关器件的电压应力，降低了器件的开关损耗，在一定程度上提高了功率逆变器的转换效率。在空间向量合成中，向量序列的组合有很多种。通过不同的组合和排序，可以达到减少功率器件开关次数的效果，可以进一步降低功率逆变器功率器件的开关损耗。

2、采用碳化硅材料制成的部件

碳化硅器件的单位面积阻抗仅为硅器件的百分之一，而用碳化硅制成的IGBT(绝缘栅双极晶体管)等功率器件可将导通阻抗降低到常规硅器件的十分之一。由于碳化硅技术可以有效降低二极管的反向恢复电流，因此功率器件的开关损耗和主开关所需的电流容量也可以降低。因此，以碳化硅二极管为主开关的反并联二极管是提高功率逆变器效率的途径。

与传统的快速恢复反并联二极管相比，碳化硅制成的反并联二极管可以显著降低反向恢复电流，提高总转换效率1%。使用快速IGBT后，由于开关速度的加快，整机转换效率可提高2%。当SiC反并联二极管与快速IGBT结合时，功率逆变器的效率将进一步提高。

3、软交换和多电平技术

利用谐振原理，软开关技术可以使开关器件中的电流或电压按照正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时，器件关断，当电压自然过零时，器件导通，从而降低了开关损耗，解决了感性断开和容性开路的问题。而且，当开关两端的电压或流过开关的电流为零时，开关没有开关损耗，开关导通或关断。

三电平功率逆变器主要应用于高压大功率场景，与传统的两电平结构相比，零电平输出增加，功率器件电压应力降低一半。因此，三电平逆变器在相同开关频率下可采用比二电平逆变器更小的输出滤波电感，可有效降低电感损耗、成本和体积。同时，在相同的输出谐波含量下，三电平逆变器可以采用比两电平逆变器更低的开关频率、更低的开关损耗和更高的转换效率。

实战方案

基于HC32F334的两相交错反激式微型逆变器