近年来，光伏产业发展迅速。在国家光伏扶贫政策的推动下，光伏逆变器作为光伏系统的核心部件，将成为竞争的焦点。随着市场竞争的日益激烈，归根结底是产品性能和服务的竞争，成本性能是最重要的内容，是主要逆变器设计师思考的焦点，光伏逆变器早在2009年成功研发，实现批量生产，到目前为止，硬件和软件平台相对成熟，进一步发展只不过是技术水平的机器，提高功率密度，减少体积，提高综合成本性能突破。为了适应我国光伏产业的总体发展趋势，本文从以下角度讨论了小型逆变器的设计理念。
目前，机壳可采用压铸工艺，将散热器与箱体融为一体，降低了装配成本，体现了机构设计的一体化。PCB叠板的设计理念可用于结构，小继电器和扁平电感可用于叠板设计。减少内部PCB占板面积，电感可设计放置在散热器内部，挖一个圆孔放电感，放置在电感上PCBA组件、电感端子和PCBA下层电气连接如图所示
图一
拓扑设计可参考HERIC(高效可靠逆变器概念)如图2所示，这种拓扑结构在交流侧增加了两个背靠背IGBT旁路桥臂(绝缘栅双极晶体管)。交流旁路提供两个重要功能。
2.1理论分析：
1)在零电压状态下避免L1(2)和CPV无功率交换提高了效率。
2)在零电压状态下将光伏模块与电网隔离，从而消除VPE中高频成分
这种设计的主要特点是:
1)S1-S4和S2-S三是高频开关，S (S-)以电网频率开关。
2)有两种零电压状态:S =ON和S-=ON(桥臂关闭时)
优点：
1)滤波器上的电压为单极性(0→ VPV→0→-VPV→从而减少铁芯的消耗。
2)效率高达97%，因为零电压状态时L1(2)和CPV无功率交换，桥臂开关频率低。
3)VPE由此产生的漏电流和EMI都很小。
拓扑设计的应用提高了双极调制的全桥逆变器的性能，通过交流旁路提高了电路 的零电压状态。由于这种拓扑结构的高效率、漏电流和EMI小，非常适合无变压器光伏逆变器。Sunways这个经典H桥型新型拓扑专利适用于2.7~5KW功率段产品。
2.2 专利规避
为促进我国光伏产业的发展，针对上述问题HERIC拓扑可以避免专利。例如，你可以在图2中S1管或S3管与BUS 在正常状态下串入一个 IGBT，综合看比H从研发经验来看，6的成本更低layout走线比较顺畅，以比四层板降低30%。
图二
3.1辅助电源：
行业简称SPS,起初从主变压器输出的HF-POWER信号去驱动4个并联的变压器(3个INV驱动变压器和一个COMM-POWER变压器)将四个变压器合成变压器，以考虑空间和成本。由于拓扑的差异，使用EI30~EI33变压器可以满足需求。
3.2辅助电源拓扑：
这里的设计很丰富。随着成本压力的增加，双管单端反激优化为单管单端反激，既满足了性能要求，又降低了成本。
传统辅助电源一般从传统辅助电源开始BUS侧取电，但稿主认为可以从电网接口取电，有两个好处:
(1)早晚避免PV能量弱时产生的重复启动SPS锁定异常电源；
(2)电整流后电压较低，相应开关管选型和变压器设计的成本将大大降低 (电网最高 AC300V，PV最高600V)。
(3)SPS电网取电可以去除PV原理是 15V当 15V假负载电路建成后停止工作。这可以简化SPS电源设计，降低成本，减少额外电路占用PCB空间。业内常用的假负载电路如图3所示：
图三
3.3绝缘阻抗检测：
传统的双路输入逆变器最初使用两个继电器，但随着软件算法的深入，两个继电器的性能可以通过单个继电器完全实现。
3.4 CPU冗余：
德国最早要求冗余的是VDE-0126-1-1，要求在检测电网电压、电网过零点、漏电流、逆变电流等方面要求做冗余检测，所以要多一颗辅CPU，随着国内市场的自由化，考虑到国内监管不严格、成本低的需求，一些制造商已经提供了辅助服务CPU去掉或不焊接。
3.5漏电流检测方案：
目前，大多数逆变器制造商仍然使用传统方案分离器件的电路。由于分离器件的离散性和耦合性较差，特别是在澳大利亚电网单线传输的特殊性等电网较差的情况下，导致国内逆变器制造商大面积误报泄漏错误信息，造成巨大的经济损失。此外，雷击很容易使GFCI电路故障，虽然经过几代国内外工程师的优化，防止漏电互感线圈各端口大量钳位二极管保护，这类问题尚未完全解决，因此Magtron针对现场客户投诉和逆变器小型化、集成化的设计理念，开发了高度集成的漏电流传感器，并得到了广泛的应用。目前，许多典型的逆变器制造商已经选择了模块化的漏电流检测方案。数据显示，相对分立设备的控制成本较低，类似的客户投诉事件大大降低，售后成本也大大降低。
Magtron独创的Type B型RCMU(关于TypeB型的RCMU百度分析百度搜索稿主上一篇文章RCMU光伏逆变器中的研究说明)在光伏逆变器中得到了广泛的认可。考虑到逆变器的研发和制造商，Magtron基于“Magtron iFluxgate”系列技术方案，在原器件的方案上对RCMU为了满足小功率逆变器的要求和成本，开发了全球超小漏电流传感器RCMU101SM1-AI如图4所示，为高绝缘强度、高功率密度、高性价比的超薄逆变器方案奠定了设计基础。该设备使用SoC集成方案包括世界上独特的Self-Check功能。全温区线性高，精度好，单电源供电，电路应用简单，兼容RCMU模块化设计具有各种型号的特点，PCB插件式安装使客户在实际使用中更加方便快捷。与中大功率相比，体积更大RCMU减少明显，体积减少3/4以上。使逆变器AC端部布局可以更灵活。
Magtron检测TypeB环形磁通门原理采用型漏电流：
在交替磁场的饱和激励下（如图4所示的驱动波形），测量磁感应强度与磁场强度之间的非线性关系。这种物理现象似乎是被测环境磁场的门。通过这个门，调制相应的磁通量，产生感应电势。利用这种现象来测量电流产生的磁场，从而间接实现测量电流的目的。
图四
整个过程可以概括为：当磁通门式电流传感器工作时，激励线圈中加载一固定频率、固定波形的交变电流进行激励，使磁芯往复磁化达到饱和。在不存在外在电流所产生的被测磁场时，则检测线圈输出的感应电动势只含有激励波形的奇次谐波，波形正负上下对称。当存在直流外在和激励交变磁场，直流被测磁场在前半周期内促使激励场使磁芯提前达到饱和，而在另外半个周期内使磁芯延迟饱和。因此，造成激励周期内正负半周不对称，从而使输出电压曲线中出现振幅差。该振幅差与被测电流所产生的磁场成正比，因此可以利用振幅差来检测磁环中所通过的电流。
模块主要特点：
图五
•最小检测范围由直流0mA~交流500mA(可数字化调整)
•集成安全自检(Self-check)功能，安规件级别
•超小安装体积：长*宽*高=26mm*12mm*23mm
•系统成本有显著降低的Type B型RCMU
•故障电流检测根据IEC62109或VDE0126
•BW=DC~700Hz频率范围
3.6 PV侧电流传感器
PV侧电流传感器主要有以下作用：
•LCD显示电流;
•计算Pdc用于MPPT追踪;
•输入BOOST电流限流;
•参与PV内环的控制;
•直流过流保护及产生中断;
业界在用的双电源方案，在设计辅助电源时，多设计了一个绕组，这样会增加电源设计的复杂度，双电源本身的损耗会大于单电源的，同时双电源的器件本身价格要大于单电源，因此开发一款小型化、低成本单电源的电流传感器应运而生。针对逆变器的PV侧电流检测的需求，Magtron独立开发的单芯片、超小体积电流传感器MS20 Series如图五。MS以独有的小型化，高带宽的优势在超薄逆变器中有着得天独厚的优势，随着软件算法的进步和发展，相比日前主流的高精度闭环电流传感器有着巨大的设计价值和应用前景。
Magtron SoC芯片方案电流检测技术：
如图六单芯片ASIC解决方案，PGA可编程增益单元，可根据客户不同量程需求匹配不同的增益比以及根据电流大小变化自动调节增益输出，实现全量程高精度;TC温度校正模块可实现全温区高低温校正补偿;可编程基准模块让电压基准任意可调节成为现实;芯片上的Stable Output输出驱动模块具有吸收100mA，推动50mA电流的能力;OTP可编程E-Fuse阵列存储器,大大提升了存储的可靠性和持久性;专用DSP数字信号处理器实现双向高速串行通讯;
图六
模块主要特点：
图七
•增益以及电流量程可调
•内置智能传感SoC芯片
•超小体积，长*宽*高=15*6*12mm
•BW=DC~150KHz,交直流都可测，响应时间<3uS
•高线性度εL=0.4‰
行业起初，非晶电感的应用比较广泛，后来由于铁硅铝的性价比较高，控制特性较好，噪音等方面优势，非晶电感在本行业应用越来越少，铁硅铝已经主宰逆变器行业的舞台。在整机成本中磁性元件的价格占的比重较大，以5KW单相逆变器为例，逆变开关频率20KHZ，经MATHCAD计算单个逆变电感需要3个MS226060的铁硅铝磁环，30KHZ时候需要2个;BOOST开关频率30KH计算需要2个MS226060磁环。稿主建议将开关频率提高40KHZ~60KHZ这样可以大量减少磁环叠加的个数，降低了成本，提高了效率，电感整个高度尺寸降低，逆变器内部较高的电子元件一般是电感，所以降低电感尺寸是小型化设计和降本的法宝之一。
众所周知，逆变器的内部系统最大温度点会影响器件的选型。机体内部的结温将直接影响器件模块的寿命。对于现在一般用的K10/K52的绝缘纸方案，可将其更新用陶瓷散热的方式，陶瓷片的导热系数高于K10/K52的30倍左右，温升比K10/K52方案低10°以上，这样可减小热损耗，降低散热器成本和提高逆变器的使用寿命。
本文对光伏逆变器小型化，低成本化设计提供点思路。光伏逆变器发展到今天，综观逆变器行业，除了拥有专利的支撑，如何把有限的资源做到高效的整合和管控，做到稳定性和低成本是最终的目标，目前已有几家主流的光伏逆变器厂家能够利用先进技术与高性价比器件的整合，实现机器高效率发电的基本要求。
未来产品竞争越来越激励，为了应对这种局面Magtron全力致力于低成本，小型化的设计理念，为光伏逆变器设计者全面提供产品和技术上的全套解决方案与服务。