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光伏逆变器涉及电力电子，智能控制，机械结构，电能质量等多个学科，是一个系统工程，逆变器的体积、重量、效率、噪声、电压范围、温度等每一个参数指标都很重要，如果单纯片面去追求某一两个技术指标的完美，会牺牲逆变器的其它性能，造成综合性能变差。
中庸思想贯穿中华五千年的文明史，其核心就是凡事不可太过，日中则移，月满则亏，器满则倾，水满则溢，物极必反。中庸之道不是说不追求完美，而是在均衡的基础上再追求完美，电子技术发展是日新月异，新技术成为市场上销售的新亮点，但并不是所有的新技术都完美无缺的，并不是所有的老技术都是过时的，新技术与旧技术也没有绝对的界限。以适度超前为原则，均衡发展为目标，从实际出发，采取新老技术相结合的方式，从用户的角度出发，在生命周期内实现收益最大化，才是逆变器设计选型中庸之道。
50/60kW功率等级的逆变器，是国内大型屋顶，山丘，地面等光伏电站用得最多的逆变器，国内各个厂家设计的侧重点不一样，路线风格也是多种多样。
1、散热方案与体积重量的选取：
组串式逆变器散热方式主要有强制风冷和自然冷却两种，通过组串式逆变器散热能力对比实验发现，50kW功率等级的组串式逆变器，强制风冷的散热效果要优于自然冷却散热方式，逆变器内部电容、IGBT等关键部件温升降低了20℃左右，可确保逆变器长寿命高效工作，而采用自然冷却方式的逆变器温升高，元器件寿命降低。同时通过对光伏电站现场运行调研发现，采用自然冷却方式的组串式逆变器由于散热效果差，高温环境下出现降额运行，导致电站发电量损失，影响了投资方的收益。强制风冷也有采用高速风扇和中速风扇两种，采用高速风扇可以减少散热器的体积和重量，但会增加噪声，风扇寿命也比较短，采用中等调速风扇，散热器稍微大一些，但是在低功率时，风扇不转，在中功率时风扇低速运行，实际是逆变器满功率运行时间不是很多，因此风扇的寿命可以很长。
国内逆变器厂家有以下方案：
A、大面积自然散热，采用分立器件，把热源分散，散热器体积很大、很重，比较典型是深圳茂硕的ST60KTL，面积为800*845mm，重量为70kg。这种方案的坏处是成本高，安装和维护不方便，如果是安装在屋顶，这么大体积和重量，搬运是一件很困难的事。
B、自然散热，为了缩小体积，采用了降额设计，比较典型是华为的SUN2000-50KTL，面积为930*550mm，实际最大输出功率为46KW，环境温度为50度以上时逆变器就开始降低输出功率，这种方案的坏处是组件配板少，在夏天中午发电高峰期间，逆变器安装在室外，环境温度很容易超过50度，降额输出会造成发电量的损失，严重影响客户的收益。
C、强制高速风冷，为了把体积做到最小，减轻重量，采用超高速风扇，比较典型是阳光电源SG50KTL，这个机型面积为700*510mm，重量为39kg，为同功率段全世界尺寸最少，最轻的逆变器，为了达到这个尺寸和重量，也采用了业界最高速的散热风扇，这个型号06038RE额定转速是11000转每分钟，声音是58dB，高速风扇可以有效减少散热器的尺寸，但同时也会带来其它问题，首先是声音特别大，特别尖锐，再次就是寿命短，对外宣称是环境温度45度寿命8万小时，实际上厂家给的规格书上标称是25度8万小时，按照温度每升高10度寿命减半计算，实际寿命约2小时，只能用6年左右；为了减少电流，把输出电压提高到540Vac，但用的器件还是常规的480V，器件长时间处于高压状态，容易损坏。
D、智能风冷，采用中速的散热调速风扇，低功率时自然散热，高功率时强制风冷，这个方案兼顾自然散热声音小和强制风冷体积少的优点，又克服了自然散热体积大重量重和强制风冷噪声大的缺点，是目前最合适的方案。
2、MPPT路数与发电量及效率
如果组件不一致、组件安装角度，或者朝向不一样，从解决失配的问题角度来说，MPPT数量越多越有利，因为如果其中一路MPPT的组件出了问题，不会影响其它路的组件，是不是MPPT路数越多，实际发电量就越高，这就不一定了，需要从实际情况出来辩证的看待；从稳定性和效率上来说，MPPT的数量越少越好，因为MPPT数量越多，系统成本越高，每一路电流越小稳定性越差，损耗越多。
1）功能损耗：MPPT算法很多，有干扰观察法、增量电导法、电导增量法等等，不管是哪一种算法，都是通过持续不断改变直流电压，去判断阳光的强度变化，因此都会存在误差，比如说当电压实际正处于最佳工作点时，逆变器还是会尝试改变电压，来判断是不是最佳工作点，多一路MPPT，就会多一路损耗。
2）测量损耗：MPPT工作时，逆变器需要测量电流和电压。一般来说，电流越大，抗干扰能力就越大，误差就越少，2路MPPT比4路MPPT电流大1倍，误差就少一倍。如某公司50KW的逆变器，使用开环直流电流传感器HLSR20-P，电流为20A，误差为1%，当输入电流小于0.5A时，误差就经常发生，当输入电流小于0.2A时，就基本上不能工作了。
3）电路损耗：MPPT主电路有一个电感和一个开关管，在运行时也会产生损耗。一般来说，电流越大，电感量可以做得更小，损耗就越少。
下图是在两个不同的地方，选择不同MPPT逆变器实际发电量的示意图文并茂，由图可以看出，在平地无遮挡光照好的地区，两种逆变器发电量相差不多，在山地或者屋顶有遮挡光照条件一般的地区，双级多路MPPT的逆变器发电量高。
逆变器MPPT技术的多样性，给电站设计带来了极大的便利。结合实际，科学设计，不同的地形，光照条件，选择不同的逆变器，降低电站成本，提高经济效益。复杂山丘电站和多面屋顶电站，存在朝向不一致和局部遮挡的现象，且不同的山丘遮挡特性不一样，带来组件失配问题，建议选择2路以上MPPT逆变器，可以增加早晚发电时间。比较平的山丘电站和中大型屋顶电站，建议选择2路MPPT逆变器，可以兼顾系统稳定性和发电量；平地无遮挡，光照条件好的地区，建议选择单路MPPT，单级结构的逆变器，可以提高系统可靠性，降低系统成本。
3、监控还是自己家的好
光伏电站监控现在有两种形式，一是第三方监控平台，如淘科，英臻，二是逆变器厂家开发的监控平台。这两种各有好处，采用第三方监控平台，可以监控多家公司的逆变器，适应于有多个厂家的安装公司；逆变器厂家开发的监控平台只能监控自己公司的逆变器，有局限性，但好处也明显，界面更有针对性，故障处理更快，远程升级更方便。
古瑞瓦特自主开发的监控设备和云平台，操作简单方便，界面友好，即便没有经验的人，5分钟内也可以注册成功，通过监控系统可以查看每一台逆变器的运行情况，界面友好，更重要的十分方便，客户最关心的逆变器工作状态、实时功率、每天发电量，就放在每一台逆变器下面，如果哪一台机有问题一目了然，在线客户系统还可以提供主动服务，发现问题、故障预警、问题远程诊断和处理功能。
光伏系统出现故障时，先查看出故障逆变器的报警信息，再根据信息找到相应的故障处理方法，大部分问题都可以当场解决。如果还解决不了，可以选择向客服提问，服务器端在线客服会耐心解答，如果是系统软件问题，可以远程在线升级，如果是逆变器硬件问题，在线客服会第一时间转到客服中心，相关的技术工程师诊断后，会决定采用维修或者换机最快解决方案。
4、电站安全大于大天
在光伏系统运行过程中，由于组件的质量，外部环境影响或者安装施工操作不当，会造成组件损伤，电路故障等问题，光伏电站一般安装在荒郊野外，或者屋顶，自然环境恶劣，不可避免会遇到天灾人祸，台风，雪灾，沙尘等自然灾害会损坏设备，老鼠等小动物咬坏设备，电缆也有可难被小偷剪断。电站的安全性非常重要。
组串监控，监控光伏输入每一个组件的电压和电流，在光伏系统运行过程中，由于组件的质量，外部环境影响或者安装施工操作不当，会造成组件损伤，电路故障等问题。如果没有组串监测功能，有些小问题前期检测不到，最后造成大问题；有些问题需要专门人员去现场排查，时间长，发电量损失大。
PID效应（Potential Induced Degradation）全称为电势诱导衰减，PID直接危害就是大量电荷聚集在电池片表面，造成电池片表面钝化，使得组件功率衰减，发电量减少，太阳能发电站的电站收益降低。通过在逆变器中集成PID防护模块，可以有效的避免组件发生PID现象，减少电站发电量损失。同时，PID模块具有修复功能，可以对已发生PID问题的组件进行修复，使组件各项指标参数恢复正常。
直流电弧检测，火灾是光伏电站经济效益损失最大的事故，如果是安装在厂房或者民居屋顶上，还很容易危及人身安全。光伏电站一旦发生火灾，不能直接用水来灭火，首先要以最快的速度切断电源，光伏电站中的火灾事故因素很多，直流拉弧是主要的原因。古瑞瓦特公司推出一种电路保护装置AFCI，其主要作用是防止故障电弧引起火灾。它有检测并区别逆变器在启停或开关时产生的正常电弧和故障电弧的能力，发现故障电弧后及时切断电路。
直流熔丝不可或缺，由于器件选型不当、安装方式不对，或者熔丝质量问题，在一段时间内，光伏电站直流侧熔丝故障事故频发，给客户造成一定的损失，其实这些问题并不是熔丝本身有问题，现在已有解决方案，有的逆变器生产厂家就因此取消了直流端熔丝保护，改为采取每路MPPT中只有两路组串并联，和使用防反二极管作为过电流保护。
熔断器作为一种过电流保护器件，在系统出现短路故障时，能以最快速度切断故障回路，避免更大的损失，光伏电站一般安装在荒郊野外，或者屋顶，自然环境恶劣，不可避免会遇到台风，雪灾，沙尘等自然灾害，老鼠等小动物咬坏电缆造成绝缘破损，接头松动等天灾人祸。直流熔丝在光伏系统中不可或缺，完全取消直流熔丝保护，是一种不负责的做法。
逆变器系统由多路MPPT输入回路组成，每路MPPT接两路组串，各光伏组串通过Boost升压电路后并联在一起，前级Boost升压电路一般都并联旁路元件，目的是当电压升高到一定值后将Boost升压电路旁路，提高系统的效率，这时候就相当于只有一路MPPT，前级所有的回路都连到一起，如此时某一路发生短路，电压会下降，其它组串的电流就会流到这一路，造成短路的回路电流扩大几倍，如果没有熔断器保护，就会引起火灾。
逆变器的熔丝设计选型和安装要注意以下几点，可以有效减少熔丝无故障熔断带来的影响。
（1）熔断器要选择正规生产厂家的合格产品，合适的额定电流，电流过小容易误判，电流过大起不到保护作用。
（2）熔断器安装地点选用进风口，温度低的地方，
（3）熔断器不裸露，外部有防电弧罩，以防止熔断器产生电弧起火
5、适度超前设计
功率开关器件是逆变器最核心的器件之一，逆变器先进性的体现。光伏逆变器中的功率开关器件主要是指功率场效应管，即功率MOSFET和绝缘栅双极型晶体管IGBT。相对于MOSFET，IGBT饱和压降低，容易实现高压、大电流化，在中大功率逆变器占主导地位。而IGBT模块比分立的IGBT单管具有更高的可靠性和安全工作区。还有一种IPM的智能功率模块，将IGBT和驱动、保护技术集成为一体，具有优异的可靠性，但功率较少，一般用于家用电器上。
光伏逆变器前级采用双BOOST升压的IGBT功率模块，后级采用三电平IGBT功率模块，是目前中功率光伏逆变器最佳的方案。
IGBT失效模式是过压，过温，过流。
（1）减少功率器件的个数，50KW逆变器，采用功率器件来设计只要5个，而采用分立器件来设计，前级升压需要16个，后级三电平逆变需要48个。每一个功率器件都是一个故障点，功率器件的可靠性决定了逆变器整体的可靠性。
（2）单个功率模块的安装面积比分立元器件散热面积大，在安装上也有很多优势，双端紧固，一体化专用夹具，比较分立器件单端固定，接触面积更大，应力更小，可靠性更好。整体面积缩小30%以上，可以提高整机功率密度。
（3）IGBT和母线电容连接导线会产生杂散电感，在IGBT关断的过程中，由于电流快速变化，在IGBT上产生电压尖峰，会造成严重的电磁干扰，增大器件电压应力。寄生电感会随着电流的增加、连接导线尺寸增大、距离增长而增大。功率模块结构紧凑，各功率开关器件之间连接线很短，可以减少电路中的杂散电感，提高逆变器的可靠性。
（4）1200V 的IGBT和1200V的SIC二极管相结合，开关频率更高，可以提高效率，减少电感的容量。
逆变器作为电子产品，电容是最基本的元器件，直流母线支撑电容主要作用是储能和滤波，要承受很高的脉冲电流和脉冲电压，是逆变器寿命最短的器件之一，直流母线电容现在有铝电解电容和薄膜电容两种，各有优势，电解电容的主要优势是单体容量大，价格低，薄膜电容优势是单体电压高，还有以下优势：
电解电容的寿命一般是2000~3000小时，长寿命的有5000~6000小时，并且容易发生漏液；薄膜电容寿命一般是100000小时以上。而且薄膜电容还具有自愈效应，电容内部微小部分产生短路时，短路产生的能量会融熔和蒸发损坏的电极，从而使该短路点再次处于绝缘状态。
电解电容耐压值一般为500-550V，薄膜电容耐压值一般为1000-1300V，薄膜电容能承受2倍于额定电压的浪涌电压的冲击，能长期承受反向脉冲电压。
采用功率模块和母线薄膜电容的组串式逆变器，兼具了集中式逆变器功率器件数量少，薄膜电容寿命长，整体可靠性高的优点，和组串式逆变器MPPT电压范围宽路数多、逆变器体积小重量轻搬运安装方便等优点。
业主日记1
据业主反馈，采用无外置风扇自然冷散热的组串式逆变器，内外部温升最大超过30度，设备在夏天高温环境下满载运行时经常出现降额甚至过温关机的现象，导致发电量出现严重损失。特别是领跑者项目组件的功率一般都选择在280Wp以上，单台组串式逆变器接入组件容量一般可以达到额定容量，在光照较好的情况下，中午出现满载运行的概率很大，因温升太高出现降额比较普遍，上表中7月26日--7月31日的发电量数据即能说明这一点。
为验证业主的说法，笔者也在多个现场了解组串式逆变器的夏季过温降额情况，以下为某个现场采集的采用无风扇自然冷散热的组串式逆变器内部温升及降额情况：
选取环境温度为30℃的某个晴天的中午，无云层遮挡。组串式逆变器在中午运行时，内部腔体环境温度竟然达到近60℃，出现降容运行。如下图，在12点整逆变器温度为58.2℃，运行电流为41A， 6分钟后，逆变器温度为59.4℃，运行电流降额到20A，输出功率大幅下降。
12点截图
12点06分截图
国内逆变器对比
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尺寸
|
重量
|
散热
|
开关器件
|
安全保护
|
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古瑞瓦特
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470*754*270
|
48
|
中速风冷
|
功率模块
|
A/B/C/D/E
|
|
|
1
|
阳光
|
510*700*240
|
39
|
高速风冷
|
分立+模块
|
A/B/C/E
|
|
2
|
华为
|
930*550*260
|
55
|
自然对流
|
功率模块
|
B/C/E
|
|
3
|
固德威
|
586*915*263
|
66
|
中速风冷
|
分立器件
|
A/E
|
|
4
|
锦浪40K
|
530*700*356
|
58.2
|
自然对流
|
分立器件
|
A/E
|
|
5
|
科士达
|
636*958*260
|
68
|
中速风冷
|
分立器件
|
A/E
|
|
6
|
茂硕
|
800*845*240
|
70
|
自然对流
|
分立器件
|
A/E
|
|
7
|
兆伏
|
510*780*260
|
65
|
中速风冷
|
分立+模块
|
A/B/C/E
|
|
8
|
||||||
|
9
|
安全保护：A熔丝，B组串检测，C 防PID，D 直流电弧检测，E交直流防雷，
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