发布时间：2025-09-18 阅读量：252 来源: 我爱方案网 作者: bebop
在光伏发电系统的技术演进中，逆变器作为连接直流组件与交流电网的核心装备，其选型直接决定了系统的效率、可靠性与经济性。
传统集中式逆变器方案以其结构简单、初始投资较低的特点，曾长期主导大型地面电站市场。然而，随着组件技术革新与市场对精细化运营需求的提升，采用多路最大功率点跟踪（MPPT）技术的组串式逆变器方案正展现出其显著的技术优势。其通过分布式发电、分块优化的架构，有效解决了因组件失配、局部遮阴、朝向差异等因素导致的系统效率损失问题，从而在复杂的应用场景中为实现更高整体发电量提供了关键技术路径。
在此背景下，我爱方案网分析师特推荐基于 GaN 场效应晶体管 (FET) 和TI高性能MCU开发的的 10kW 串式逆变器方案，由单个 MCU 控制，峰值效率高达98%，可降低解决方案成本并缩小设计尺寸。
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TI 10KW GaN单相串式逆变器方案
（图源TI官微）
方案简介：
该参考设计由单个 MCU 控制。TMS320F28P550SJ 可对四个功率转换级进行实时控制、提供保护并实现多个控制环路。可以让 MCU 将电源地 (GND DC–) 作为参考。由于集成了栅极驱动器，也可以直接控制 GaN FET。
该参考设计包含四个在不同开关频率下运行的电源转换系统：
两个升压转换器，用于实现两个独立的串式输入，每个转换器的额定功率为 5kW (134kHz)。
一个交错式双向 DC/DC 转换器，额定功率为 10kW (67kHz)。
一个面向电网的双向 DC/AC 转换器，额定功率为 4.6kW (89kHz)。
方案工作效率如以下实验结果所示：
我们使用以下系统电压运行了此参考设计：
串式输入电压：350V。
标称电池电压：160V。
电网电压：230V。
直流链路电压：控制在 400V。
我们收集了转换器在不同场景下工作时的效率：
从串式输入中获取电力并输送至电网（见图 4）。
从电池中获取电力并输送至电网（见图 5）。
从串式输入中获取电力并输送至电池（见图 6）。
图 4：将光伏面板输出的电力转换到电网时的效率（350VDC、230VAC）
图 5：将电池输出的电力转换到电网时的效率（160VDC、230VAC）
图 6：将光伏面板的电力转换到电池时的效率（350VDC、160VDC）
这些图表明，即使开关速度比标准 IGBT 解决方案快六倍，整体效率仍然与当今的 IGBT 解决方案相当。包含辅助控制电源时，效率依旧保持在 98% 左右。所有三张图都包含两个电源转换级。
我们还推荐更多优质逆变器方案，它们都是即插即用，在实际场景实现应用的大规模量产方案：
方案一：800W微型逆变器方案
方案使用 TAE32F5300 芯片作为主控芯片，实现 800W 微型逆变器的控制。实现反激电源的 DCM 模式控制以及交错反激电源控制。利用软件锁相技术实现对交流电压的相位锁定；选用推挽+全桥逆变的拓扑开发，导通损耗小，具有更高的效率。
方案详细参数如下表：
方案二：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
方案三：基于HC32F334的500W光伏微型逆变器方案
• PV电压范围：25~60V
• 电网电压：200~240V @50Hz
• 最大输出功率：500W
• 开关频率：60kHz~200kHz
• 峰值效率：94.7%
• 入网电流THD：3.2% @Vpv=45V 500W
• PF：>0.99
• 基于自主知识产权的数字电源控制器方案
• 高性能主控芯片HC32F334
• 交错反激采用谷底开通断续模式，提高系统效率
• 交错反激输出馒头波，减小反激输出母线电容
• 全桥逆变采用工频开关，提高系统效率
• 经典扰动式MPPT环，快速准确找到MPPT点
• 保护功能齐全：输出过流，输入反激过流保护，反激输出电压过压保护等
• 效率高达94.7%
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