浅谈新一代家用组串式光伏逆变器的特点

随着我国光伏电站的装机容量越来越大，发电量和可维护性将成为电站设计的考虑重要因素。而组串式逆变器有着设计灵活，维护方便，适应性强等特点，不仅能够用于分布式的屋顶电站，而且在大型地面电站中也可得到广泛的应用。 　　在技术不断发展的今天，组串式的逆变器呈现了一种全功率段范围的趋势， 1KW-50KW，丰富的功率段等级以及更轻量化的设计成为众多逆变器制造企业的发展方向。同时随着各方面上网政策的不断落地，组串式逆变器的设计也迎来了新一轮的挑战，小功率更趋向于家用的组串式逆变器成为了未来的发展的一个方向。但是如何在众多同质化的机器中脱颖而出，是摆在厂家面前最直接也是最现实的问题，而如何去选择一款合适的逆变器，也成为众多业主最需要考虑的现实。 　　新一代家用组串式逆变器应具有更高的功率密度，一体化的设计，更实用性的特点，如何去达成这些目标是本文需要讨论的重点。 　　下图为固德威逆变器第一代SS和新一代NS的外观对比，从图中可以发现，SS和NS的整体外观呈现了巨大的改观，NS机器只具有原有SS体积的80%，重量为原有机器的70%，小体积新重量更符合不同环境的安装和使用。 图1 SS和NS的外形对比 　　1. 一体化设计 　　小功率的组串式逆变器最大的难点在于如何在最优的设计成本下，保证稳定和质量的前提下，达到更好的输出特性，丰富的功能体验，更小的体积和重量。 　　这往往需要在设计之初就对机器的成本和功能有个比较清晰的认识和计划，一体化的设计在设计中至关重要。 　　固德威单相单路逆变器（GW1000-NS~3000-NS）采用更高的功率密度设计方案，该方案一反现有逆变器的设计思路，并没有采用更复杂的拓扑结构和过于花哨的硬件设计方案，而是采用简洁的硬件拓扑、更为先进的软件控制方案和逆变器控制算法来获得不低于其他机型的输出特性和功能。 　　一体化的PCB设计方案优化的不仅是物料成本，还有安装成本，维护成本。简单整洁的箱内设计给人一目了然的感觉，没有繁琐的安装过程。 　　一体化的箱体设计方案比原有产品降低了30%的重量和20%的体积，在整体优化的设计基础上，铝镁合金的箱体，IP65的防护等级，自然冷却依旧是固德威机器的一贯特色。 表1 SS和NS的参数对比 　　2. 低电压启动 　　低启动电压虽然会提高对机器内部供电电源设计的难度，如电源芯片，变压器，保护等，但是相对适合的低电压却可以给机器带来诸多好处。 　　（1）低电压可以最大限度的利用光能发电（特别是早上和傍晚），避免阴雨天气逆变器频繁开关机及由此带来的功率损失，提升电能质量。 　　下图是GW2000-NS的机器在光照比较强和弱的条件下的发电状态，可以看出不管在那种条件下，逆变器都呈现了一种全时间段（5:30到18：30）的发电，每天发电时间13小时，并没有因为PV面板的能量弱而导致频繁的重启。 图2 晴天发电功率 图3 阴天发电功率 　　（2）在小功率系统中（如小于1KW），不需要过多的光伏组件串联，低电压启动最低3块常规组件串联可组成一个光伏电站，小系统光伏电站可以提供较为灵活的安装方式，减小地域环境的影响。 　　如图所示，在一个小于1kw的系统中，NS系列只需要三块面板来完成一个光伏电站的配置，加大了系统的灵活性，同样该光伏系统可以在一个复杂屋顶上去获得阴影影响最小的结果，改善了系统的效率。 　　（3）更低的电压，可以使逆变器的输入光伏组件有相同的朝向，倾角，这很符合一般家庭使用的特点。同时低启动电压可以避免大量的组件进行串联配置，减小PV组件的阴影效果，减少了相互串并联的线缆长度，减低成本，同时体积和重量都有优势的逆变器可以直接安装在光伏组件的旁边，有利于合理布线，同样可以对光伏系统进行分片的维护。 　　随着分布式电站的不断发展，组串式逆变器的大量家用，高发电量，维护简便是客户关注的核心指标，而新一代GW-NS系列正是抓住了这个需求应运而生，也表明了未来的发展方向。