太陽能逆變器和電池儲能系統架構與解決方案
在當今推動能源轉型與實現碳中和的浪潮中，太陽能逆變器與電池儲能系統（BESS）扮演著關鍵角色。太陽能逆變器負責將太陽能電池板產生的直流電轉換為可供家庭、工業與電網使用的交流電，而儲能系統則可有效存儲多余的電能，實現負載調節、削峰填谷及備援供電等功能。本文將為您探討太陽能逆變器與電池儲能系統的架構組成，以及由Littelfuse所推出的相關解決方案。
太陽能逆變器和電池儲能系統是重要的替代能源解決方案
太陽能逆變器和電池儲能系統已經是當前重要的替代能源解決方案，從架構上來區分，可以分成交流耦合太陽能系統與直流耦合太陽能系統。交流耦合太陽能系統采用雙逆變器，是帶電池的雙向逆變器和太陽能逆變器，可提供更高的靈活性，安裝更簡便，尤其適用于改造項目，并可保留并網逆變器。不過其效率較低，因為電池使用的能量需要多次逆變，并須采用多個元器件，像是多個中壓變壓器、逆變器等。如果已有光伏系統，則具有經濟高效的特點。
直流耦合太陽能系統則是采用單逆變器為負載供電，不適合改造項目，需要更換現有逆變器，并且在許多情況下需要重新配置光伏陣列布線。不過，其效率更高，因為電源無需多次逆變，元器件更少，BESS和光伏系統之間的短電纜可減少損耗，但其成本高，且在現有光伏系統中安裝復雜。
太陽能逆變器拓撲結構類型可以分成微型逆變器、組串式逆變器、多串式逆變器與集中式逆變器。微型逆變器的額定功率高達300 W，主要用于住宅建筑，輸出電壓為230 VAC、單相，具有自耗的特性。組串式逆變器的額定功率為1 kW至10 Kw，主要是住宅用，也可并網發電，輸出電壓為230 VAC、單相。若將功率優化器或直流優化器這種帶有MPPT（最大功率點跟蹤）功能的DC-DC轉換器，與組串式逆變器配合使用，將可提高整個太陽能系統的效率。MPPT功能在每個光伏電池板級別執行，以確保所有光伏電池板均在最大功率點運行。
多串式逆變器的額定功率為30 kW – 200 kW，主要用于商用、工業和公用事業，輸出電壓為400 VAC、三相，具有自耗電、用于配電網的特點。集中式逆變器的額定功率則高達數兆瓦，主要用于中壓電網、光伏電站，輸出電壓為400 VAC – 690 VAC、三相。
全方面、高質量的太陽能逆變器和電池儲能系統解決方案
Littelfuse擁有眾多的產品線可用在太陽能逆變器和電池儲能系統（BESS）解決方案，其中包括輸入保護中的保險絲、金屬氧化物半導體壓敏電阻（MOV）、浪涌保護器、接地故障繼電器，用于DC-DC轉換器的MOSFET、柵極驅動器、瞬態抑制（TVS）二極管、溫度傳感器，用于DC-AC逆變器的IGBT模塊、柵極驅動器、TVS二極管、溫度指示器。
此外，還有用于輸出保護的保險絲、MOV、浪涌保護器、交流接地故障繼電器，用于輔助電源的MOSFET、柵極驅動器、TVS二極管，以及用于BESS的保險絲、TVS二極管、TVS二極管陣列、弧閃繼電器、浪涌保護器、接地故障繼電器，還有用于通信接口的TVS二極管陣列、多層壓敏電阻等，產品種類相當多樣。
若以逆變器的類型來區分，Littelfuse可用于微型逆變器的潛在產品包括MOSFET（Trench Gate Gen2、Ultra-junction X2）或IGBT（600-650 V Trench）、TVS二極管（SMCJ、SMDJ、SMBJ）、負溫度系數（NTC）（RA、RB、KR）熱敏電阻、碳化硅（SiC）肖特基二極管（650V二極管）、MOV（TMOV、UltraMOV、LA）、保險絲（215）、柵極驅動器（IXD_6xxSI）、TVS二極管陣列（SP3130、SP712、SP2555NUTG）或多層壓敏電阻（MLV）（MLA、MHS）等。
Littelfuse應用在功率優化器的潛在產品則包括MOSFET（Trench Gate Gen2）、TVS二極管（SMCJ、SMDJ、1.5SMC、SMBJ）、NTC熱敏電阻（RA、RB、KR）、柵極驅動器（IXD_6xxSI）、TVS二極管陣列（SP3130、SP712、SP2555NUTG、SM712）或多層壓敏電阻（MLV）（MLA、MHS）。
Littelfuse適用于組串式逆變器的潛在產品則包括MOV（UltraMOV、LA、SM20、TMOV）、MOSFET（Trench Gate Gen2、Ultra-junction X2）、TVS二極管（SMCJ、SMDJ、SMBJ）、SiC肖特基二極管（650V二極管）、NTC熱敏電阻（RA、RB、KR）、IGBT（600-650 V Trench）、保險絲（Class J、Class RK5、KLKD）、柵極驅動器（IXD_6xxSI、IX4351NE）、TVS二極管陣列（SP3130、SP712、SM712、SP2555NUTG）、MLV（MLA、MHS）等。
Littelfuse適用于多串式逆變器的潛在產品包括保險絲（SPF、SPFI、SPXV、SPXI、Class T、Class J）、SPD（SPD2 PV、SPD type 2）、SiC MOSFET（LSIC1MO120E0120、LSIC1MO170E1000）、MOSFET（高壓系列）、SiC二極管（1200 V二極管）、IGBT模塊（MIXA、MIXG）、高速保險絲（L75QS）、TVS二極管（SMBJ、SMF）、MOV（UltraMOV、LA、SM7）、柵極驅動器（IX4351NE）、TVS二極管陣列（SP3130、SP712、SM712、SP2555NUTG）、MLV（MLA、MHS）。
Littelfuse適用于中央逆變器的潛在產品包括直列式保險絲（SPXI、SPFI）、保險絲（SPXV、SPNH、LFPXV、SPF、Class J、Class RK5、Class L）、SPD（SPD2 PV、SPD type 2）、直流斷路開關（LS7xx、LS6xx）、SiC MOSFET（LSIC1MO120E0120、LSIC1MO170E1000）、MOSFET（高壓系列）、SiC二極管（1200 V二極管）、IGBT模塊（MIXA、MIXG）、高速保險絲（PSR、PSX）、TVS二極管（SMBJ、SMF）、交流接地故障繼電器（EL-731）、直流接地故障繼電器（EL-731、SE-601）、柵極驅動器（IX4351NE）、TVS二極管陣列（SP3130、SP712、SM712、SP2555NUTG）、MLV（MLA、MHS）。
Littelfuse可用于BESS的潛在產品則包括保險絲（501A、881、TLS、JLLN、CNN、885、Class J、Class RK5、Class L）、TVS二極管（TPSMC、SZ1SMC、SZ1.5SMC、TPSMB、SZ1SMB、SZP6SMB、TPSMA6L、SZ1SMA、TPSMB）、溫度傳感器（USP16673、RB）、SMD或直列式保險絲（438A、441A、521、483A）、TVS二極管陣列（AQ05C、AQ24CAN）、高速保險絲（PSR、PSX、ESR）、MOSFET（X3 Class）、柵極驅動器（IXD_6xxSI）、高壓直流接觸器繼電器（DCNxx）、弧閃繼電器（AF0100）、直流斷路開關（LS7xx、LS6xx）、SPD（直流鏈路／交流鏈路）（SPD type 2）、接地故障繼電器（SE-601）、IGBT模塊（MIXA、MIXG）。
完善的太陽能逆變器和電池儲能系統安全標準
太陽能逆變器和電池儲能系統（BESS）的安全標準相當多種，包括IEC 61683 ―― 功率調節器 - 效率測量程序，該標準描述了用于獨立和公用互動式光伏系統的功率調節器的效率測量指南。IEC 62109-1 ―― 光伏發電系統用功率轉換器安全 - 第1部分：通用要求，IEC 62109的本部分適用于光伏系統中使用的功率轉換設備（PCE），該系統需要統一的安全等級。該標準規定了PCE設計和制造的最低要求，以防范火災、能量、電擊、機械和其他危險等。IEC 62109-2 ―― 光伏發電系統用電源轉換器安全 - 第2部分：逆變器的特殊要求，IEC 62109的第2部分涵蓋了用于光伏發電系統的直流-交流逆變器產品的特殊安全要求，這三個標準適用于全球。
UL 1741 ―― 分布式能源使用的逆變器、轉換器、控制器和互連系統設備，這些要求涵蓋用于獨立或并網電力系統的逆變器、轉換器、充電控制器和互連系統設備（ISE）。UL 9540A ―― 電池儲能系統熱失控火災蔓延評估測試方法標準。該文件評估了發生熱失控的電池儲能系統的火災特性。這兩個標準適用于北美。
EN 50524 ―― 光伏逆變器數據表和銘牌。該文件旨在提供配置安全、最佳光伏逆變器系統所需的基本信息。EN 50530 ―― 光伏逆變器的整體效率，該標準提供了一種測量光伏并網系統中使用的逆變器最大功率點跟蹤（MPPT）精度的程序。這兩個標準適用于歐洲。
高速方形半導體保險絲可提升電池儲能系統的容量并降低運營成本
PSR高速方形半導體保險絲可提升BESS的容量，從而降低公用事業運營成本，以便在更長時間內滿足峰值電力需求。為此，集成商可在其BESS中增加更多電池組，還可將使用液流電池的方案轉換為更高容量的鋰離子電池。
不過，新型BESS中更高的功率密度可能導致更大的故障電流，在高功率水平下，故障可能造成災難性的損害，甚至造成人員傷害。BESS需要更高級別的電路保護，使得設計面臨挑戰。如果能夠找到比BESS目前使用的保險絲具有更高短路電流分斷額定值的保險絲，便可以在BESS中增加更多電池組。此外，為了保護BESS功率轉換器中使用的敏感電子器件，保險絲必須能夠快速熔斷。
Littelfuse PSR系列高速方形半導體保險絲可提供了最高的短路電流額定值：150 kA直流斷流額定值和200 kA交流斷流額定值。更高的額定值還可以減少匯流箱的數量，從而降低成本和設計復雜性，PSR系列保險絲的動作更快，短路電流分斷額定值更高。此外，PSR系列保險絲的其他優勢，還包括外形尺寸和安裝靈活性，PSR保險絲系列能夠直接替換常用的塊狀外形保險絲，避免了進行重大設計變更的成本。為了使嵌入式PSR保險絲適應并聯母線安裝配置，還可以采用Littelfuse的L型支架設計。
通過使用Littelfuse PSR系列保險絲，可將每個集裝箱的組合器數量減少了一個，并增加了兩個電池單元。這使得其現有BESS集裝箱的容量提升了7%，這將使公用事業公司能夠在高峰電力需求期間，更長時間地依賴電池儲能系統，并降低運營成本。
結論
太陽能逆變器與電池儲能系統的整合不僅提升了能源利用效率，也為分布式能源管理、電網穩定性及用電自主性帶來嶄新契機。隨著功率電子技術、電池管理系統（BMS）、通信協議與人工智能的持續進步，未來的解決方案將朝向更高效率、更智能化與模塊化的方向發展。本文所介紹的Littelfuse的太陽能逆變器與電池儲能系統解決方案，將能夠協助客戶打造具備高可靠性、高性能與長期經濟效益的太陽能與儲能整合系統，助力實現綠色能源的永續愿景。
前往國際
電子商城
前往艾睿電子國際商城
