光伏逆變器拓撲結構及設計思路

　　圖16所示拓撲結構允許純無功負載，能夠提高對電網的無功補償，也能滿足雙向功率流動，例如實現高效電池充電。如果應用sic肖特基二極管，這種電路拓撲將可以達到更高的效率等級。表2是2kw額定功率下不同拓撲結構的歐洲效率

　　圖16 適應無功負載的全mosfet拓撲

　　7.2 三相光伏逆變器拓撲結構

　　對于npc拓撲的三相光伏逆變器也可以做類似的改進。

　　以一相為例，在2kw額定輸出時，三電平逆變器(見圖17)可以達到99.2%的歐效(見表2)。稍作改動，該拓撲就可以實現無功功率流動。

　　圖17 三電平逆變器

　　在輸出與直流母線間增加1200v二極管后，該拓撲(見圖18)就可以輸出無功功率。同時也可以用作高效率的雙向逆變器，實現能量的反向變換。為了減小損耗，d3，d4推薦使用sic二極管。

　　圖18 可實現無功功率輸出的npc拓撲逆變器

　　但由于1200v的sic價格過高，圖19所示的拓撲將會是一種比較好的選擇。

　　圖19 可實現無功功率輸出的npc拓撲逆變器(增加了2個sic二極管和4個si二極管)

　　這種拓撲只使用了兩個600v的sic二極管(d4，d6)。d3和d5采用快速si二極管，d7和d8采用小型si二極管，用來防止sic二極管過壓損壞。

　　這里是否可能也全部采用mosfet來實現呢?答案是可以的，前提是需要把mosfet的體二極管旁路掉。這可以通過把上下半橋的輸出端子分開并配上各自的濾波電感來實現。

　　圖20的電路拓撲可以提高在輕載時的效率。

　　圖20 采用mosfet實現無功功率輸出的npc拓撲逆變器

　　圖21是全采用mosfet方案和混合型方案在額定功率2kw時的效率比較。

　　圖21 全采用mosfet方案和混合型方案在額定功率2kw時的效率比較

　　其歐效可以從99.2%提高到99.4%。無功功率由1200v快速二極管通路實現。在選擇二極管時，推薦使用sic二極管，這樣可以在反向變換時，達到更高的效率?；蛘呷鐖D22所示，d4和d6采用600v sic二極管，另外四個采用快恢復si二極管。

　　圖22 采用2個sic二極管、4個si二極管和分別輸出方式的npc逆變器拓撲

　　8 結束語

　　這些新的拓撲使得逆變器的效率能夠達到更高的歐效等級。即使在輸出功率為0.4kw時，我們仍然可以達到最高的效率，這也使得可以通過模塊并聯來進一步提升系統(tǒng)容量。此時可以非常容易的計算出投資回報率，從而也顯示出效率等級在光伏逆變器應用中的重要作用。

　　對無功功率輸出的改善同樣使得這種拓撲結構擁有以下特性和更廣泛的應用：

　　(1) 線路無功補償;

　　(2) 高效電池充電，可應用于后備電源系統(tǒng)、電動交通工具和混合動力汽車;

　　(3) 高效、高速電機驅動。