功率模块的技术突破让组串式逆变器产生质的飞跃

来源:世纪新能源网发布时间:2019-06-30 17:53:23

2013年前,在地面电站使用集中式逆变器,分布式小电站使用组串式逆变器,随着组串式逆变器功率越做越大,大型地面电站也开始使用组串式逆变器, 有关两种方案的争论也一直没有停过,两种方案各有优缺点,集中式逆变器优势中功率器件少,可靠性高,缺点是MPPT数量少,电压范围窄;组串式逆变器优势是MPPT数量多,电压范围宽,缺点是功率器件多,可靠性低。

功率开关器件是逆变器最核心的器件之一,承担电流的转换工作,长时间工作在高温,高电压,大电流状态,是逆变器最容易出故障的器件,每一个功率器件就是一个故障点。光伏逆变器中的功率开关器件主要是指分立器件功率MOSFET和功率模块IGBT。早期的中功率组串式逆变器,一般采取分立器件,由于功率MOSFET电流都比较少,一般都采取多个器件并联的方式。50KW逆变器采用分立器件来设计,需要60多个,这么多开关器件堆在一起,会产生一系列的问题。如均流,电磁干扰等等。

大家都知道,功率开关管的失效模式是过压,过温,过流。分立元器件由于器件多,元器件之间距离比较远,所以电路杂散电感大,造成工作时尖峰电压高,元器件容易出现过压损坏;多个元器件并联,阻抗不一致,每一个元器件电流就不一样,阻抗低的元器件电流大,很容易过流;分立器件单端固定,接触面积小,散热很难保持一致,很容易过温。

早期的采用分立元器件的中功率组串式逆变器,在运行过程中出现过多故障,让人们对中功率组串式逆变器的前程提出了怀疑。不过直到Vincotech和infineon先后推出了包含多个元器件的功率模块改变了这一现状。

下面中Vincotech专为中功率组串式逆变器推出的IGBT功率模块,前级升压采用双Boost功率模块,由2个IGBT和4个二极管组成,包含boost模块的开关器件和二极管外,还包含跨接二极管。电压为1200V,电流为50A,一个模块相当于8个分立器件。模块具有很高的灵活性。由于把大功率的Boost电路一分为二,它在得到Boost电路的升压、高效优势的基础上,通过选择双Boost电路的并联方式(直接并联、交错正向并联、交错反向并联)和占空比的大小,可以取得理想的双Boost电路纹波和减少磁性元器件体积。

后级采用高效MNPC三电平IGBT模块,由4个50-80A的IGBT组成,一个模块相当于8个分立器件。采用中点钳位型的T型三电平结构,损耗低效率高,元器件承受的电压低,寿命长。

相对于MOSFET,IGBT饱和压降低,容易实现高压、大电流化,在中大功率逆变器占主导地位。而IGBT模块比分立的IGBT单管具有更高的可靠性和安全工作区。光伏逆变器前级采用双BOOST升压的IGBT功率模块,后级采用三电平IGBT功率模块,是目前中功率光伏逆变器最佳的方案。

(1)减少功率器件的个数,50KW采用功率器件来设计只要5个,数量比同规格的集中式逆变器还少,而采用分立器件来设计,前级升压需要15个,后级三电平逆变需要48个。整体面积缩小30%以上,可以提高整机功率密度。

(2)单个功率模块的安装面积比分立元器件散热面积大,在安装上也有很多优势,双端紧固,一体化专用夹具,相对于分立器件单端固定,接触面积更大,应力更小,可靠性更好。功率模块内部集成一个温度感应器,测量精度高,能更准确地检测器件结温,有利于过热保护。

(3)IGBT和母线电容连接导线会产生杂散电感,在IGBT关断的过程中,由于电流快速变化,在IGBT上产生电压尖峰,会造成严重的电磁干扰,增大器件电压应力。寄生电感会随着电流的增加、连接导线尺寸增大、距离增长而增大。功率模块结构紧凑,各功率开关器件之间连接线很短,可以减少电路中的杂散电感,提高逆变器的可靠性。

(4)1200V 的IGBT和1200V的SIC二极管相结合,开关频率更高,可以提高效率,减少电感的容量。

(5)相对于分立器件,功率模块不足之处是单位面积热耗大,整体散热面积小,功率在30KW以上如果采用自然冷却的方式散热,在环境温度高于40度时,会出现过热保护。但采用强制风冷的方式散热,就可以完全避免这个问题。

总结:采用功率模块和母线薄膜电容的组串式逆变器,兼具了集中式逆变器功率器件数量少,薄膜电容寿命长,整体可靠性高的优点,和组串式逆变器MPPT电压范围宽路数多、逆变器体积小重量轻搬运安装方便等优点。因此说功率模块的出现,在新技术出现之前,可以让组串式逆变器和集中式逆变器之间的路线之争暂时告一段落。

古瑞瓦特2016年下半年推出的Growatt 30000TL3-S到Growatt 50000TL3-S中功率系列逆变器,全部采用功率模块和母线薄膜电容,配置组串检测,熔丝保护,交直流防雷模块,防PID模块和AFCI模块。经过近半年的应用,得到了客户的高度评价。

责任编辑:yangran
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
阳光下的“屋顶绿洲”——江苏整园光伏开发一线观察来源:新华网 发布时间:2026-11-09 10:09:54

本文聚焦江苏省推进“整园光伏开发”的实践探索。面对制造业大省绿电需求旺盛与企业屋顶资源零散、自建受限的矛盾,江苏出台分布式光伏发展方案,明确到2030年装机达1.2亿千瓦目标。宿迁、镇江、常州等地率先试点:宿迁推行“一园一案”和“双网融合”,已落地19个示范项目;镇江打造“绿色开关站”,实现光伏集中汇集与就近消纳闭环;常州运用AI工具精准识别6000万平方米屋顶资源,提升规划效率。截至8月,江苏光伏总装机突破1亿千瓦,分布式占比超70%。整园开发通过统一规划、集中接入、就地消纳,有效破解重复建设、并网标准不一等问题,推动由“发出绿电”向“用好绿电”转型,助力绿色生产力发展。(199字)

国家能源集团100MW光伏项目逆变器招标候选人公示来源:国能e招 发布时间:2026-11-09 09:23:21

国家能源集团山西公司下属国能霍州新能源有限公司就霍州市100MW光伏发电项目逆变器设备开展公开招标,并于近日公示中标候选人。该项目位于山西省临汾市霍州市三教乡与李曹镇,占地约6000亩,额定装机容量100MW,实际安装容量达120MWp。招标范围涵盖300kW组串式逆变器150台及配套通讯柜30台,全部划归为单一标段。经评审,国能(北京)电气技术有限公司以465.48万元报价位列第一中标候选人,内蒙古华强数智科技股份有限公司以495万元报价位居第二。公示标志着该光伏项目关键设备采购进入最后阶段,为后续工程建设奠定基础。(198字)

又一光伏逆变器企业海外投资建厂来源:索比光伏网 发布时间:2026-11-09 08:53:00

禾迈股份联合PCG Global、阿曼投资局及绿威资产管理签署四方战略合作协议,共同布局阿曼可再生能源领域。合作核心包括设立阿曼新能源生态合作基金,重点投资分布式光伏、储能系统、AI数据中心一体化供电方案及本地新能源发电资产;同时规划建设一座面向中东和北非市场的光伏逆变器制造基地,首期合作金额约1亿美元。阿曼投资局作为主权基金,将担任基金基石投资者;PCG Global负责项目开发与运营;绿威资产管理承担基金运作。该合作响应阿曼“2030愿景”中可再生能源供电占比达30%的目标,也落实了中阿联合声明关于深化光伏、储能及人工智能能源应用合作的共识。(198字)

天津:鼓励具备条件的各类园区建设光伏+储能+充电一体化项目来源:天津市发展和改革委员会 发布时间:2026-11-05 09:04:14

本文介绍了《天津市电动汽车充电基础设施高质量发展行动方案(2026—2030年)》的核心内容,旨在系统推进全市充电设施体系化、智能化、绿色化升级。方案提出到2027年和2030年,分别建成超50万台、65万台充电设施,支撑百万级电动汽车充能需求;聚焦“两区三中心”等重点区域优化网络布局,差异化推进城市、乡镇及偏远地区充电覆盖;实施居民社区配建强化、重型货车专用网络建设、光储充一体化示范、车网互动(V2G)应用、大功率充电推广等八大重点行动;同步加强电力配套、数字监管、安全治理与投融资保障,构建覆盖广泛、结构合理、安全高效、绿色低碳的高质量充电基础设施体系,服务天津交通能源绿色低碳转型和“十五五”发展目标。(198字)

SPE:欧洲逆变器产能超95GW,呼吁强化本土光伏BOS供应链来源:TaiyangNews 发布时间:2026-11-03 10:04:30

欧洲光伏协会(SolarPower Europe)发布报告指出,光伏平衡系统(BOS)部件——包括逆变器、支架、电缆、连接器及监控设备等——已成光伏项目成本主体,2025年占欧盟大型电站总安装成本的33%(约241欧元/kW),略高于组件占比。尽管欧洲逆变器产能达96.4GW,居全球第二,远超本土需求(约56GW),但供应链仍依赖进口与出口,尚未实现完全自主。报告强调BOS在储能整合、电网灵活性与数字化中的关键作用,呼吁欧盟强化本土制造能力:推动逆变器原产地要求、统一技术标准、提升网络安全监管,并将支架类产品纳入战略净零技术清单。同时,协会就欧盟拟限制高风险国家逆变器使用政策寻求澄清,主张在保障安全前提下兼顾产业竞争力与经济性。(199字)

光储充一体化解决方案哪家强:全栈自研与系统协同能力对比来源:阳光电源 发布时间:2026-11-02 12:04:06

本文围绕光储充一体化解决方案的核心竞争力展开分析,指出其关键不在物理集成,而在于光伏、储能、充电三大子系统能否基于统一底层架构实现能量协同决策。文章以阳光电源为典型案例,系统阐述其“三端全栈自研”(光伏逆变器、储能系统、充电设备)带来的协议贯通、控制统一与责任闭环优势;重点介绍EMS3000CP能量管理系统及构网技术——支持峰谷套利、动态增容与离/并网自主构网,并获院士团队鉴定达国际领先水平;同时梳理其覆盖多场景的产品矩阵,包括高效逆变器、液冷智储平台与高防护超充系统;并通过昆明离网运行181天、荷兰重卡储充站等实证项目,验证系统在真实复杂工况下的可靠性与适应性。(199字)

13.2GW!华电发布逆变器框架招标公告来源:中国华电集团电子商务平台 发布时间:2026-11-02 10:41:58

中国华电集团于10月30日通过其电子商务平台发布2026—2027年度组串式逆变器框架招标公告,总预估采购规模达13.2GW。该项目分为三个标段:标段一采购300kW及以上组串式逆变器,规模约12GW;标段二采购50–150kW产品,规模约0.6GW;标段三采购50kW及以下产品,规模亦为0.6GW。所有设备均用于华电集团在框架协议有效期内的新能源项目建设与生产需求。框架有效期为协议生效起一年,或采购量达各标段预估规模110%时终止,以先到者为准。公告同时明确,如因政策调整、市场变动导致价格或技术发生重大变化,招标人有权单方面终止采购。

天合开拓者取得对接装置及光伏跟踪器专利,可使次对接端向靠近或远离主对接端的方向移动来源:金融界 发布时间:2026-10-30 13:33:47

天合开拓者光伏支架(江苏常州)有限公司近日获得一项名为“对接装置及其适用的光伏跟踪器”的实用新型专利(授权公告号CN224919601U),该专利聚焦于光伏跟踪器主梁间的机械对接技术。其核心在于设计一种可调节对接装置,用于连接相邻的第一、第二主梁:其中第一主梁的主对接端固定于装置的第一对接部,而第二主梁的次对接端则由带运动机构的第二对接部承托,该机构能驱动次对接端沿轴向靠近或远离主对接端,从而实现安装间隙的动态调节与精准对位。该技术属于光伏主梁安装领域,旨在提升支架装配效率与结构适配性。该公司成立于2019年,专注光伏支架研发制造,目前已累计拥有247项专利。(198字)

通威受邀出席2026钙钛矿与太空光伏技术、设备和材料论坛,分享全尺寸钙钛矿-晶硅叠层电池规模化制备与产业化进展来源:通威股份 发布时间:2026-10-30 09:18:45

通威张一峰博士在常州钙钛矿论坛披露叠层电池产业化突破:210半片电池效率达33.09%,组件功率807.9W;5MW全自动试验线贯通,材料成本降60%;独创气相+溶液两步法实现膜厚不均匀性<1%;2027年将建AI高通量实验平台,加速千兆瓦级量产落地。

19.9GW!三峡集团抛出光伏集采大单来源:索比光伏网 发布时间:2026-10-29 08:48:33

三峡集团于10月27日发布2027年光伏设备集中采购(第一批次)招标公告,计划采购光伏组件、逆变器和支架三类设备,总容量约19.9GW。其中,组件采购容量约5241.5MW,须满足GB 47834标准3级及以上能效;逆变器采购容量约6666.3MW,限定为300–500kW组串式产品,并需达到GB 47834-2026标准1级能效;固定支架采购容量约8000MW,对应重量约27万吨。三类采购均为框架合同,协议有效期至2027年6月30日;逆变器与支架条款明确允许在实际采购量未达预估时顺延交付期(最多两次、每次不超3个月),或已达目标时提前终止协议。开标时间为11月17日。

跨越地中海的绿能对话 | 突尼斯合作伙伴到访禾迈,共探光储与电网协同发展新机遇来源:禾迈Hoymiles 发布时间:2026-10-27 10:37:16

突尼斯STEG技术总监到访禾迈杭州总部,双方围绕北非光伏发展与电网协同展开深度交流。禾迈以“天生安全+电网友好”的微型逆变器及光储一体化方案,精准匹配突尼斯新能源规模化需求。实地探访智能生产基地,彰显严苛品控与智造实力,共绘北非绿色能源新图景。