這里標準的應用是使用三相全橋電路。考慮到直流母線電壓會達到1000v，那開關器件就必須使用1200v的。而我們知道，1200v功率器件的開關速度會比600v器件慢很多，這就會增加損耗，影響效率。對于這種應用，一個比較好的替代方案是使用中心點箝位(npc=neutral point clamped)的拓撲結構(見圖8)。這樣就可以使用600v的器件取代1200v的器件。

　　圖8 三相無變壓器npc光伏逆變器原理圖

　　為了盡量降低回路中的寄生電感，最好是把對稱的雙boost電路和npc逆變橋各自集成在一個模塊里。

　　(1) 雙boost模塊技術參數(見圖9)

　　圖9 flowsol-npb—對稱雙boost電路

　　●雙boost電路都是由mosfet(600v/45 mω)和sic二極管組成;

　　●旁路二極管主要是當輸入超過額定負載時，旁路boost電路，從而改善逆變器整體效率;

　　●模塊內部集成溫度檢測電阻。

　　(2) npc逆變橋模塊的技術參數(見圖10)

　　圖10 flowsol-npi -npc逆變橋

　　●中間換向環節由75a/600v的igbt和快恢復二極管組成;

　　●上下高頻切換環節由mosfet(600v/45 mω)組成;

　　●中心點箝位二極管由sic二極管組成;

　　●模塊內部集成溫度檢測電阻。

　　對于這種拓撲結構，關于模塊的設計要求基本類似于前文提到的單相逆變模塊，唯一需要額外注意的是，無論是雙boost電路還是npc逆變橋，都必須保證dc+，dc-和中心點之間的低電感設計。

　　有了這兩個模塊，就很容易設計更高功率輸出光伏逆變器。例如使用兩個雙boost電路并聯和三相npc逆變橋就可以得到一個高效率的10kw的光伏逆變器。而且這兩個模塊的管腳設計充分考慮了并聯的需求，并聯使用非常方便。圖 11是雙boost模塊并聯和三相npc逆變輸出模塊布局圖。

　　圖11 雙boost模塊并聯和三相npc逆變輸出模塊布局圖

　　針對1000v直流母線電壓的光伏逆變器，npc拓撲結構逆變器是目前市場上效率最高的。圖12比較了npc模塊(mosfet+igbt)和使用1200v的igbt半橋模塊的效率。

　　圖12 npc逆變橋輸出效率(實線)和半橋逆變效率(虛線)比較

　　根據仿真結果，npc逆變器的歐效可以達到99.2%，而后者的效率只有96.4%。npc拓撲結構的優勢是顯而易見的。

　　7 下一代光伏逆變器拓撲的設計思路介紹

　　目前混合型h橋(mosfet+igbt)拓撲已經取得了較高的效率等級。而下一代的光伏逆變器，將會把主要精力集中在以下性能的改善：

　　(1) 效率的進一步提高;

　　(2) 無功功率補償;

　　(3) 高效的雙向變換模式。

　　7.1 單相光伏逆變器拓撲結構

　　對于單相光伏逆變器，首先討論如何進一步提高混合型h橋拓撲的效率(見圖13)。

　　在圖13中，上橋臂igbt的開關頻率一般設定為電網頻率(例如50hz)，而下橋臂的mosfet則工作在較高的開關頻率下，例如16khz，來實現輸出正弦波。仿真顯示，這種逆變器拓撲在2kw額定功率輸出時，效率可以達到99.2%。由于mosfet內置二極管的速度較慢，因此mosfet不能被用在上橋臂。

　　圖13 光伏逆變器的發展-混合型

　　由于上橋臂的igbt工作在50hz的開關頻率下，實際上并不需要對該支路進行濾波。因此對電路拓撲進行優化，可以得到圖14所示的發射極開路型拓撲。這種拓撲的優點是只有有高頻電流經過的支路才有濾波電感，從而減小了輸出濾波電路的損耗。

　　圖14 改進的無變壓器上橋臂發射極開路型拓撲

　　目前vincotech公司已經有標準的發射極開路型igbt模塊產品，型號是flowsol0-bi open e (p896-e02)，如圖15所示。

　　圖15 flowsol0-bi-open e (p896-e02)

　　技術參數：

　　(1) 升壓電路采用mosfet(600v/45mω)和sic二極管組成;

　　(2) 旁路二極管主要是當輸入超過額定負載時，旁路boost電路，從而改善逆變器整體效率;

　　(3) h橋的上橋臂采用igbt(600v/75a)和sic二極管，下橋臂采用mosfet(600v/45 mω);

　　(4) 模塊內部集成溫度檢測電阻。

　　下面再來分析一下圖14所示的發射極開路型拓撲。當下橋臂的mosfet工作時，與上橋臂igbt反并聯的二極管卻由于濾波電感的作用沒有工作，這樣就可以在上橋臂也使用mosfet，在輕載時提高逆變器的效率。仿真結果顯示，在2kw額定功率輸出時，這種光伏逆變器的歐效可以提高0.2%，從而使效率達到99.4%。在實際的應用場合中，這種拓撲對效率的提高會更多，因為仿真結果是在假定芯片結溫125℃的情況下得到的，但由于mosfet體積較大，且光伏逆變器經常工作在輕載情況下，mosfet芯片結溫遠遠低于125℃，因此實際工作時mosfet的導通阻抗rds-on將比仿真時的數值要低，損耗相應也會更小。

　　如何解決無功功率的問題呢?這種電路拓撲處理無功功率的唯一方法就是使用fred-fet，但這些器件的導通阻抗rds-on通常都很高。另一個缺點是其反向恢復特性較差，影響無功補償和雙向變換時的性能。但是在某些特殊應用中，如果必須通過無功功率來測量線路阻抗或者保護某些元器件，那么圖16所示拓撲將可以滿足以上要求。