中心議題：

• 微逆變器區別於傳統逆變器的特點
• 微逆變器的設計考慮因素
  
• 微逆變器的關鍵性技術
  

1 引言：

常見的光伏並網發電係統結構包括集中式
、串式
、多串式和交流模塊式等幾種方案。集中式、串式和多串式係統中

，都存在光伏組件的串聯和並聯，因此係統 的最大功率點跟蹤時針對整個串並聯光伏陣列
，無法兼顧係統中每個光伏陣列，單個光伏陣列利用率低、係統抗局部陰影能力差，且係統擴展靈活性不夠。光伏並網 微逆變器(簡稱微逆變器)與單個光伏組件相連，可以將光伏組件輸出的直流電直接變換成交流電並傳輸到電網，具有以下優點：(1)保證每個組件均運行在最大 功率點
，具有很強的抗局部陰影能力；(2)將逆變器與光伏組件集成
，可以實現模塊化設計、實現即插即用和熱插拔，係統擴展簡單方便；(3)並網逆變器基本 不獨立占用安裝空間，分布式安裝便於配置，能夠充分利用空間和適應不同安裝方向和角度的應用；(4)係統冗餘度高
、可靠性高，單個模塊失效不會對整個係統 造成影響。

微(wei)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)概(gai)念(nian)由(you)來(lai)已(yi)久(jiu)，但(dan)最(zui)初(chu)並(bing)沒(mei)有(you)引(yin)起(qi)人(ren)們(men)的(de)注(zhu)意(yi)
，近(jin)年(nian)來(lai)隨(sui)著(zhe)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)以(yi)及(ji)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)，使(shi)得(de)微(wei)逆(ni)變(bian)器(qi)十(shi)分(fen)具(ju)有(you)吸(xi)引(yin)力(li)。美(mei)國(guo)加(jia)州(zhou) Petaluma的Enphase從2008年開始微逆變器的商業化量產
，並取得了不錯的銷售成績，使得微逆變器獲得了更廣泛的認可
，吸引了眾多公司紛紛 加入到微逆變器的研發行列，德國艾斯瑪太陽能技術股份公司(SMASolarTechnology)2009年通過技術收購荷蘭OKE-Services 光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)電(dian)子(zi)開(kai)發(fa)商(shang)
，進(jin)入(ru)了(le)微(wei)逆(ni)變(bian)器(qi)市(shi)場(chang)。國(guo)內(nei)眾(zhong)多(duo)的(de)光(guang)伏(fu)並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)主(zhu)要(yao)從(cong)事(shi)大(da)功(gong)率(lv)集(ji)中(zhong)並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)產(chan)品(pin)的(de)開(kai)發(fa)，隨(sui)著(zhe)國(guo)內(nei)外(wai)微(wei)逆(ni)變(bian)器(qi)市(shi)場(chang)的(de)日(ri)益(yi)火(huo) 熱，眾多廠商也紛紛蠢蠢欲動，嚐試開始微逆變器產品的開發，英偉力(Involar)新能源科技公司是國內最早從事微逆變器研究的公司
，公司從2008年 初開始微逆變器技術的開發，經過近兩年的努力已完全自主掌握了微逆變器的核心技術，並於2010年5月份成功發布了其第一代產品MAC250


，目前該款微 逆變器產品已經推向市場。

微逆變器不同於傳統大功率集中式逆變器，本文重點分析微逆變器的關鍵性技術。

2 微逆變器的特點及設計考慮因素

微逆變器區別於傳統逆變器的特點：

（1）逆變器輸入電壓低
、輸出電壓高
單塊光伏組件的輸出電壓範圍一般為20~50V，而電網的電壓峰值約為311V(220VAC)或156V(110VAC)，因此，微逆變器的輸出峰值電 壓遠高於輸入電壓
，這要求微逆變器需要采用具備升降壓變換功能的逆變器拓撲
；而集中式逆變器一般為降壓型變換器，其通常采用橋式拓撲結構，逆變器輸出交流 側電壓峰值低於輸入直流側電壓；

（2）功率小
單塊光伏組件的功率一般在100W~300W，微逆變器直接與單塊光伏組件相匹配，其功率等級即為100W~300W

，而傳統集中式逆 變器功率通過多個光伏組件串並聯組合產生足夠高的功率，其功率等級一般在1kW以上。

3 微逆變器的設計考慮因素：

（1）變換效率高
並網逆變器的變換效率直接影響整個發電係統的效率
，為了保證整個係統較高的發電效率，要求並網逆變器具有較高的變換效率。

（2）可靠性高
由於微逆變器直接與光伏組件集成
，一般與光伏組件一起放於室外
，其工作環境惡劣
，要求微逆變器具有較高的可靠性

（3）壽命長
光伏組件的壽命一般為二十年，微逆變器的使用壽命應該與光伏組件的壽命相當。

（4）體積小
微逆變器直接與光伏組件集成在一起，其體積越小越容易與光伏組件集成。

（5）成本低
低成本是產品發展的必然趨勢，也是微逆變器市場化的需求。

4 微逆變器的關鍵性技術

（1）微逆變器拓撲
微逆變器的特殊應用需求決定了其不能采用傳統的降壓型逆變器拓撲結構，如全橋、半橋等拓撲，而應該選擇能夠同時實現升降壓變換功能的變換器拓撲
，除能夠實 現升降壓變換功能外，還應該實現電氣隔離；另一方麵，高效率、小體積的要求決定了其不能采用工頻變壓器實現電氣隔離，需要采用高頻變壓器。

可選的拓撲方案包括：高頻鏈逆變器、升壓變換器與傳統逆變器相組合的兩級式變換、基於隔離式升降壓變換器的Flyback逆變器等幾種
，其中 Flyback變換器拓撲結構簡潔，控製簡單、可靠性高，是一種較好的拓撲方案，目前Enphase、Involar（英偉力）等公司開發的微逆變器產品 均是基於Flyback變換器。[page]

（2）高效率變換技術
為了減小微逆變器的體積，要求提高逆變器的開關頻率，而開關頻率的提高必然導致開關損耗升高、變換效率下降，因此小體積與高效率兩者之間是矛盾的，高頻軟 開關技術是解決兩者矛盾的有效方法，軟開關技術可以在不增加開關損耗的前提下提高開關頻率。

研yan究jiu和he開kai發fa簡jian單dan有you效xiao的de軟ruan開kai關guan技ji術shu並bing將jiang軟ruan開kai關guan技ji術shu與yu具ju體ti的de微wei逆ni變bian器qi拓tuo撲pu相xiang結jie合he是shi微wei逆ni變bian器qi開kai發fa需xu要yao解jie決jue的de關guan鍵jian問wen題ti之zhi一yi，據ju報bao道dao，英ying偉wei力li公gong司si引yin入ru諧xie振zhen軟ruan開kai 關技術有效改善了微逆變器的變換效率
，其發布的MAC250微逆變器產品最高效率達到95%以上

，CEC效率達到94.5%以上。

（3）並網電流控製技術
傳統的集中式並網逆變器中一般采用電流閉環控製技術保證進網電流與電網電壓同頻同相
，實現高質量的並網電流控製，如采用PI控製
、重複控製、預測電流控 製、滯環控製、單周期控製
、比例諧振控製等控製方法，上述方法都需要采用電流霍爾等元件采樣進網電流，進而實現並網電流的控製。

由於微逆變器的小功率特色，為了降低單位發電功率的成本，且考慮到體積要求，開發新型的高可靠性、低成本小功率並網電流控製技術是微逆變器開發需要 解決的另一個關鍵性問題。

（4）高效率、低成本最大功率點跟蹤(MPPT)技術
光伏發電係統的效率為電池板的光電轉換效率、MPPT效率和逆變器效率三部分乘積
，高效率MPPT技術對光伏發電係統的效率提高和成本降低有十分重要的意 義。

常見的MPPT算法包括開路電壓法、短路電流法
、爬山法
、擾動觀察法、增量電導法以及基於模糊和神經網絡理論的智能跟蹤算法等
，上述MPPT方法中一般需 要同時檢測光伏輸出側電壓和電流，進而計算出並網功率。 

微wei逆ni變bian器qi的de光guang伏fu側ce輸shu入ru電dian壓ya低di
，因yin此ci光guang伏fu側ce的de電dian流liu較jiao大da
，如ru果guo采cai用yong電dian阻zu檢jian測ce輸shu入ru側ce電dian流liu，對dui微wei逆ni變bian器qi的de整zheng機ji效xiao率lv影ying響xiang較jiao大da，而er采cai用yong霍huo爾er元yuan件jian采cai樣yang光guang伏fu側ce電dian流liu則ze會hui增zeng加jia 係統成本及逆變器體積
，因此針對微逆變器的特殊要求
，需要開發新型的無需電流檢測的高效率MPPT技術。據報道
，英偉力公司研究了一種無電流傳感器 MPPT技術來適應微逆變器的應用需求，MPPT效果良好，跟蹤精度達到99.9%以上。

（5）孤島檢測技術
孤島檢測是光伏並網發電係統必備的功能，是人員和設備安全的重要保證。針對微逆變器的特殊應用需求，開發簡單、有效

、零檢測盲區、不影響進網電流質量的孤 島檢測技術是微逆變器開發需要解決的一個重要課題。

（6）無電解電容變換技術
光伏組件的壽命一般為20~25年，要求微逆變器的壽命必須接近光伏組件
，而電解電容式功率變換器壽命的瓶頸，要使微逆變器達到光伏組件的壽命，必須減少 或避免電解電容的使用，因此研究和開發無電解電容功率變換技術是微逆變器開發需要解決的另一個課題。

（7）信息通信技術
當多個微逆變器組成分布式發電係統時，係統需要實時收集每個微逆變器的信息，以實現有效的監測與管理，因此需要低成本、高效
、高可靠性信息通信技術作為保 證，可以利用的通信技術包括PLC、ZigBee、Z-Wave、6LowPA、PoE、GPRS

、GSM技術等。

5 英偉力微逆變器產品分析

英偉力新能源科技(上海)有限公司最近發布的一款微逆變器產品MAC250主要參數如下：

額定輸出功率：180VA；
峰值輸出功率：220VA

；
輸入電壓：20V~50V；
輸入電壓：187VAC~242VAC；
工作頻率範圍：49.5Hz~50.5Hz；
最大效率：95%；
CEC效率：94%
工作環境溫度：-40~65℃
重量：2.4kg
體積：240mm*138mm*35mm
保修期：15年。

從上述指標可知，該款微逆變器產品已經滿足了上述設計和使用要求，變換效率等指標達到了集中式並網逆變器的技術水平。

6 總結

benwenfenxileweinibianqidefazhanxianzhuang，zhongdianfenxileweinibianqikaifasuoxuyaojiejuedeguanjianxingwenti
，fenxibiaoming，weinibianqiyuchuantongzhongdagonglvjizhongbingwangnibianqicunzaimingxiandebutong
，weilezhang 握微逆變器的核心技術，需要解決包括逆變器拓撲、軟開關
、並網電流控製、MPPT等多個關鍵性核心技術。