户用与工商业光伏常用结构与拓扑

光伏作为绿色清洁能源，将太阳能转为电能，用以替代传统化石能源，从而达到减排与碳中和的效果。本篇文章重点介绍户用与工商业光伏的常用结构与拓扑，同时分享Littelfuse针对性的过压过流保护、功率控制等产品作为参考，篇幅限制很多产品并未摆放，包括低钳位MOV + SIDACtor方案与有源钳位等在其他文章也有提及，感兴趣进一步了解的可以翻阅以往文章。

随着电气化与智能化的不断进步与加强，集光伏、电动车、储能以及智能家居的整套方案已经日趋完善与普及，下面为简单的智能楼宇框图。

户用光伏逆变器分为微逆、功率优化器+组串式以及组串式逆变器三种，其中，

· 微型逆变器从光伏面板取直流电直接转换为交流电110-230Vac，每个面板输出各自独立，便于系统的扩展。

· 功率优化器+组串式逆变器，通过优化器把直流电集中起来，提高效率稳定输出的同时可以实现系统与面板端的监控，也便于系统扩展。

· 组串式逆变器，10kw以下功率逆变器，屋顶没有电气设备便于系统维护，通过安装面板数量来实现功率的自由调配，实用性与可靠性较高。

Littelfuse逆变器里面主要涉及二、三、四级防雷，有面板安装防雷器与板载式压敏电阻、气体放电管，在信号输出口与通讯端口有TVS、Sidactor与ESD作为防浪涌与静电，而光伏直流输入端有1000-1500V光伏保险丝，有板载式、端子安装与线束安装方式，对于逆变器有MOSFET、IGBT、二极管、驱动IC等作为功率控制与防倒灌产品。

微逆与储能的结构框图

微逆框图

微逆拓扑

微逆由于功率较小，通常采用小电流管状保险丝或者方壳保险丝，对于结构尺寸要求较小，也有贴片保险丝可供选择，简单的全桥结构通常采用650V IGBT或者MOSFET，TVS可以用于门极驱动保护或信号浪涌保护，压敏电阻与气体放电管作为叫交流侧雷击浪涌防护。

功率优化器+组串式逆变器框图

功率优化器Buck+Boost拓扑

功率优化器实际是较为简单的Buck Boost电路，由于光伏面板输出电压会随阳光大小而改变输出电压，因此需要一个升降压电路来调压提高整体效率，现在碳化硅650V产品也日渐普及，Littefuse有非对称TVS可以作为MOSFET门极保护，具有更低钳位电压，一个TVS具有正反两个不同电压，比如+18/-5V，从而可以减少占板面积，简化设计。

常见组串式逆变器的结构框图，单串、多串以及储能

组串逆变器又叫分布式逆变器，可以通过不同位置布置电池板来实现能源利用的最大化，组串式逆变器根据功率大小的不同，可以使用多路MPPT或者交错升压电路的方式提高整机效率。

高频变压器隔离组串式逆变器拓扑，MPPT+全桥

无变压器隔离逆变器拓扑，MPPT+全桥

升压电路可以提高输入能源效率同时提供稳定的母线电压，输出采用全桥结构无变压器非隔离以及变压器隔离都是较为常用的方案，650V MOSFET/IGBT即可，第三代宽禁带半导体碳化硅以及氮化镓650V也逐步得到应用。

无变压器逆变器拓扑，MPPT+HERIC逆变

HERIC即Highly Efficient Reliable Inverter Concept，是一种高效率可靠的逆变器，在全桥电路的基础上引入续流回路达到较好的消去共模电流的效果。

Heric电路具有较高的转换效率，引入电感元件，利用其存储能量和降低开关损耗，使得能量转换更高效。同时具有内部电路简单，降低电磁干扰，可以有效减少干扰对其他电子设备的影响，提高了逆变器的稳定性与可靠性，因此被广泛应用于光伏、风力发电以及电动汽车等领域。

无变压器组串式逆变器拓扑，单路MPPT交错Boost+HERIC逆变

对于多个电池板串联，功率较大的电路，需要对应前端升压电路采用双路或者多路交错的方式来减少对于功率器件的要求，同时提高系统效率。

多路MPPT+全桥逆变结构框图

多路MPPT+2电平全桥逆变

对于功率较大的多路MPPT方案，输出为三相电，需要1200V IGBT构成全桥方案来提供高电压输出。

多路MPPT+”I”型三电平全桥逆变

对于1000-1500V光伏系统，因为功率器件电压的限制，需要采用三电平方案来提高效率以及可靠性，650V-1200V IGBT “I”型或”T”型三电平较为常用。

本章重点对于拓扑进行介绍，保护与功率控制等产品原理都差不多，只是在不同的应用中，因为结构设计与电路优化等考虑，可以因地适宜来做产品的选择，同时随着产品不断推陈出新，每条产品线都在降本的同时优化设计来满足轻量化、小型化、高效化等市场环境要求，经常进行产品更新与交流会有助于整个设备的优化与成本管控，本章产品以个别系列作为参考，可以借此延申更多的解决方案，有需求可以联系当地技术寻求支持。