光伏并网逆变器·产品方案说明书
摘要：本文为凌讯微电子电源类/储能专题文章，详解光伏并网逆变器Boost MPPT升压+全桥逆变、与电网同步并网发电电控系统拓扑，覆盖最大功率点追踪、孤岛保护与多重安全防护，面向户用屋顶、工商业屋顶、地面集中式、农业渔光互补、光伏储能、光伏充电桩等场景，提供SJ/HV MOS、SiC MOS、SiC SBD续流二极管与IGBT器件选型清单，为光伏逆变器功率变换与并网发电方案设计、器件选型提供参考。
一、产品定义
产品概述：光伏并网逆变器是光伏发电系统的核心电能变换设备。光伏太阳能板产生低压直流电，逆变器通过DC‑DC升压、DC‑AC逆变，将直流电转换成与电网电压、频率、相位完全同步的正弦交流电，送入公共电网。设备具备多路MPPT最大功率点追踪功能，最大化利用太阳能；同时实现孤岛保护、过压过流、防雷、漏电保护等安全功能。主要架构分为：前级Boost升压电路、直流母线电容、后级全桥逆变电路、LC/LCL滤波电路、主控单元、采样检测电路、驱动电路、并网继电器。
基础电气规格（5kW单相户用并网逆变器示例）
- 光伏直流输入电压范围：120‑550V DC
- MPPT工作电压区间：200‑450V
- MPPT通道数量：2路
- 并网交流输出：单相AC220V / 50Hz
- 额定输出功率：5kW
- 最大转换效率：≥98.2%
- 功率因数：0.9超前~0.9滞后可调
- 保护功能：孤岛保护、过压、欠压、过频、欠频、过流、漏电、防雷保护
- 通讯接口：WiFi / 以太网 / RS485，远程监控发电量
- 工作模式：MPPT发电模式、待机模式、故障保护闭锁模式
二、光伏逆变器系统拓扑原理图（Boost MPPT升压+全桥逆变并网）
拓扑工作原理：太阳能光伏板输出直流电送入Boost升压回路；主控DSP实时采集光伏电压电流，运行MPPT算法调节开关管占空比，追踪太阳能最大功率点。升压后的高压直流电存入直流母线电容；后级全桥逆变电路将直流电变换为高频PWM交流电；经过LCL滤波电路滤除谐波，输出纯净正弦交流电。逆变器实时采样电网电压、频率与相位，输出电流与电网保持同步；并网继电器闭合，电能送入电网。一旦电网断电，孤岛保护功能迅速检测电网失电信号，立刻断开并网开关，停止发电输出，保障线路检修人员安全。设备实时监测整机温度，风扇开启温控散热；故障状态下封锁PWM脉冲，进入停机保护。
三、应用场景分类
1、户用屋顶光伏发电场景
- 农村自建房、商品房屋顶光伏电站，自发自用，余电上网。
2、工商业屋顶光伏电站场景
- 厂房、仓库、写字楼屋顶，三相大功率逆变器，降低企业用电成本。
3、地面集中式大型光伏电站场景
- 荒山、滩涂、光伏基地，大功率组串式/集中式逆变器，并网输送清洁能源。
4、大棚、渔光互补光伏项目场景
- 农业光伏，水上光伏，实现发电与生产复合利用。
5、光伏‑储能配套并网场景
- 光伏逆变器搭配储能系统，光伏电能一部分上网，一部分存入电池。
6、充电桩光伏供电场景
- 光伏+电动汽车充电桩，新能源自发自用。
四、功率器件选型推荐表
下表为光伏并网逆变器推荐功率器件：PFC开关&DC半桥SJ/HV MOS、PFC开关SiC MOS、PFC输出SiC SBD续流二极管及DC半桥IGBT，适配Boost升压+全桥逆变并网发电方案选型。
| 应用位置 | 类型 | 型号 | 规格 | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| PFC开关&DC半桥 | SJ MOS | LC65R040B | 35mR/650V | TO247 | PFC/半桥开关管 |
| PFC开关&DC半桥 | SJ MOS | LC60R130F | 130mR/650V | TO220F | PFC/半桥开关管 |
| PFC开关&DC半桥 | SJ MOS | LC65R600F | 520mR/650V | TO220F | PFC/半桥开关管 |
| PFC开关&DC半桥 | SJ MOS | LC65R600D | 520mR/650V | TO252 | PFC/半桥开关管 |
| PFC开关&DC半桥 | HV MOS | CS10N65A2 | 460mR/650V | TO220F | PFC/半桥开关管 |
| PFC开关&DC半桥 | HV MOS | CS30N65A6 | 255mR/650V | TO247 | PFC/半桥开关管 |
| PFC开关 | SiC MOS | LSC380M65D | 360mR/650V | TO252 | PFC开关管 |
| PFC开关 | SiC MOS | LSC040M65B | 35mR/650V | TO247 | PFC开关管 |
| PFC输出 | SiC SBD | LSC10D65D | 10A/650V | TO252 | 续流二极管 |
| PFC输出 | SiC SBD | LSC80D65B | 80A/650V | TO247 | 续流二极管 |
| DC半桥 | IGBT | LGT20N65H | 20A/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| DC半桥 | IGBT | LGT40N65HB | 40A/650V | TO247 | 半桥开关管 |
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五、常见FAQ
Q1：MPPT最大功率点追踪如何提升发电量？
A：主控DSP实时采样光伏电压电流，运行MPPT算法动态调节Boost占空比，使组件始终工作在最大功率点，最大限度利用太阳能。
Q2：光伏逆变器功率器件如何选型？
A：Boost与半桥按650V耐压选SJ/HV/SiC MOS，PFC输出配SiC SBD续流，DC半桥可用IGBT，兼顾高频、损耗与散热。
Q3：并网逆变器为何必须具备孤岛保护？
A：电网断电时若继续发电会危害检修人员并损坏设备，孤岛保护检测失电即断开并网开关、封锁输出，保障人身与电网安全。
本文为凌讯微电子【电源类/储能】专题技术文章。如需了解储能与光伏并网方案，可浏览网站储能变流器PCS、光伏逆变器选型指南，也可查看【电机类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源：广东凌讯微电子
编辑：技术部