微型逆变器两种常见电路拓扑结构与实战方案

发布时间：2025-03-21 阅读量：3247 来源: 我爱方案网作者: bebop

摘要：太阳能光伏产业的快速发展，对高效、小型化、高可靠性的微型逆变器的需求日益增长。相比于传统的串式或中央逆变器，微型逆变器直接安装在每个光伏组件上，实现单个组件级别的最大功率点跟踪（MPPT），从而提高整个系统的能量产出效率。本文将介绍几种常见的微型逆变器电路拓扑，并分享一些实战应用方案。

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常见电路拓扑

从电路结构上而言，微型逆变器经历了从多级式到两级式，再到单级式的历程。电能从光伏电池板输出到与交流电网并联，中间经过的转换级数越少，效率往往越高。多级式或者两级式微逆如图1所示，由前级DC/DC加后级DC/AC构成，前级DC/DC具备MPPT与升压功能，将电压抬升至逆变所需直流母线电压，后级DC/AC逆变并网。

单极性微型逆变器如图2所示，它是微型逆变器中最简单的结构之一，它直接将直流电转换为交流电，无需额外的电压升压步骤。这种设计简化了电路结构，减少了元件数量，但可能需要更高的输入电压才能达到所需的输出电压水平。

图1.两级型微型逆变器

图2.单级型微型逆变器

两级式的微逆还有两种细分类型——电压源型和电流源型。电压源型控制交流侧的输出电压，前级DC/DC的输出如图3是一个稳定的直流电压，这种结构的微逆后级DC/AC工作在高频状态。电流源型的微逆主控量则是电流，其直流侧输出不再是稳定的直流，而是如图4所示这种带交流分量的“馒头波”，后级的工频极性转换电路将此馒头波分正负输出，形成并网的正弦波。这种电流源型的微逆相比于电压型微逆而言，器件的电压应力更小，结构与控制更简单，在目前主流的微逆机型中被广泛应用。

图3.电压源型微逆的DC输出

图4.电流源型微逆的DC输出

实战方案推荐：

方案一：极海800W双路MPPT微型逆变器参考方案

方案简介：

该方案通过G32R501实时控制MCU实现光伏微逆变器的数字控制，并可同时接入两路光伏输入，具有独立MPPT功能，额定功率800W，可使用锁相环追踪电网角度，支持并网运行模式。方案两路MPPT独立寻优，避免光伏系统中因组件的不匹配(比如阴影遮挡，光照角度等)导致整体发电量的损失，提升发电量至少5%；

另外单块组件损坏或逆变器故障，不会对整个系统运行产生影响，确保整体系统发电高效稳定；同时支持组件多朝向、多倾角安装（如屋顶不同斜面），最大化利用不规则空间，且兼容不同功率、型号的光伏组件，新旧设备可混合使用。

方案特点：

1.基于G325R01实时控制MCU单芯片方案，对反激和换向功率单元进行全面数字控制；

2.最大光伏输入电压60V，MPPT电压范围16V~60V，启动电压22V，2路MPPT，最大输入电流14A；

3.支持电网电压范围AC 180V~275V，频率45Hz~55Hz;

4. 额定输出功率800W，额定输出电流3.5A；

5.满载功率因数＞0.99，峰值效率94.0%；

6.标称MPPT效率99.80%；

方案二：先楫HPM5361推挽谐振微型逆变器方案

该demo为基于HPM5361IEG1的推挽谐振微型逆变器方案。采用两级变换结构，前级为推挽DC-DC变换器，把PV电压转换为直流母线电压，供后级逆变使用。后级为DC-AC逆变器，将直流电能变换为所需的交流电能。

系统框图：

方案测试数据：

方案三：基于STM32G474的400W微型逆变器方案

方案规格：

1. Vin（标准输入电压）：36V

2. Vin_max（最大输入电压）：55V

3. Vin_min（最小输入电压）：18V

4. MPPT范围：20V至40V

5. Iin（标称输入电流）：12A

6. Imax（最大输入电流）：18A

7. Vbus（DC-DC标称输出电压）：380V

8. Vbus_max（DC-DC最大输出电压）：400V

9. Vac（交流标称输出电压）：110VAC/60Hz、220VAC/50Hz

10. Iac（交流最大输出电流）：1.8A/220VAC、3.6A/110VAC

11. Pac（最大输出功率）：400W

方案优势：

1. 电源应用 : 400W Microinverter

2. 数位控制 (主控制芯片 : STM32G474 )

3. 使用单一 MCU做 MPPT 与 Inverter 控制功能

4. 使用 PLL 锁相环进行环路控制

5. 隔离型 MPPT 符合规范需求

6. 采用ST第三类 SiC半导体，高频操作缩小体积

7. 太阳能转换成交流电并回电网

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