三电平与光伏逆变器效率

为提高准入要求和技术创新，于2015年中旬，在“基础”认证的基础上对效率(平均加权总效率)和环境适应性(多重环境因子影响)进行综合考虑，推出中国“领跑者”认证。中国加权效率是中国“领跑者”认证中的一项核心项目。对光伏并网逆变器而言，产品在不同的输入电压、输入功率下转换效率是时刻变化的，中国加权效率是对逆变器在不同电压点，不同功率下的不同效率，按照加权系数计算得出加权平均效率，从而更能反应出逆变器整体的效率特征。按照“领跑者”加权效率评定要求，产品加权效率分为3级，1级最高，3级最低。其中不含变压器型的并网逆变器，中国加权效率达到98.5%以上为1级，98%~98.5%为2级，96%~98%为3级(由于目前光伏电站以晶硅组件为主，以上评级基于晶硅特性曲线测试下数据)。

业界除了惊叹TMEIC的高效率外，也在思考，TMEIC是怎么做到的?

TMEIC逆变器之所以能够做到如此高效率，很大原因在于其核心功率变换逆变器单元采用先进的三电平技术。当前业界大功率光伏并网逆变器，直流转交流使用的还是两电平技术，即2个IGBT切换，生成交流电的正弦波。但在这个过程中，电流会发生开关损耗，这是导致逆变器转换效率下降的一大原因。而TMEIC采用4个IGBT生成交流正正弦波的“三电平逆变器”(Advanced Multi-level Inverter),通过把波形分成三份，用4个IGBT分担转换，不仅降低了一次切换操作的压力，还大大减少开关损耗，使整个IGBT损耗降低37%。三电平电路设计创意早已有之，但应用到大功率光伏逆变器上，由于对核心元器件IGBT有较高要求，一直没有产品化，IGBT是一种可控制电流在极短时间内切断、接通“开关”的半导体元器件，是把电流从直流电转换为交流电的逆变器的心脏。TMEIC逆变器之所以能够率先使用三电平结构，除了本身积累的技术开发和生产经验，还有其母公司三菱自身设计与研发专供于光伏逆变器的6代IGBT，大大降低功率损耗，提高可靠性，新一代IGBT及三电平拓扑结构使TMEIC逆变器最大效率99.06%，中国加权效率98.61%。

除此之外，三电平结构还能大大减少交流输出谐波，从而交流输出电抗器损耗也会随之减少很大。并且相对于业界传统直流MPPT范围450~850V，交流输出315V，TMEIC PVL-L1000E直流MPPT范围550~950V，交流输出380V。直流MPPT下限更高使得并网逆变器能够全天候工作在最佳效率点;交流输出电压更高，使得逆变器输出电流损耗更小。如此，从多方面提高光伏电站的发电量，最终给客户带来更多收益。

       2003年，东芝三菱电机的工业系统部门与TGAJ和TMAE合并成立了东芝三菱电机产业系统株式会社，即TMEIC。TMEIC是光伏逆变器最早的先行者之一。东芝在1983年成功研发了全球第一台MW级逆变器，应用于美国加利福尼亚州的大型地面电站。东芝在1985年安装在美国亚利桑纳州凤凰城的光伏逆变器，在2011年，去项目现场查看逆变器运行情况，发现除了期间更换了风机之外，逆变器仍然正常使用。2015年12月，国际清洁能源与中国质量认证中心授予TMEIC中国光伏“领跑者”卓越逆变器企业奖项。

受益于日本市场的爆发式增长和北美市场、中国市场的增长，生产的99kW 级以上的光伏逆变器产品，其2014 年销售额排名全球第一。这项数据是由国际调研公司IHS Technology 于2015年4 月公布，据其发布的调研报告显示，TMEIC 份额上升的原因包括TMEIC 在日本的份额居首;同时在中国、美国、印度市场上显著的增长。

TMEIC，做为行业的先行者和领跑者，30多年专注于大型光伏并网逆变器的研发和技术。

文章作者：朱小伟