光伏電站的收益率歷來是各個電力投資商、發電企業最關心的話題，而影響光伏電站收益率的因素有很多，主要包括初始投資成本、后期運維成本、電站發電量等。從逆變器側考慮，影響收益率的因素主要有逆變器的安裝維護、初始施工建設投資、發電量、可靠性等。
近年來各家逆變器廠商通過不斷的研發創新，推出多款技術更先進的光伏并網逆變器，以滿足客戶對高收益率的要求。TC500KH作為特變電工最新一代的逆變器產品，通過對軟硬件、結構進行全面的升級優化后，其最高轉換效率高達98.7%，歐洲效率高達98.4%，MPPT跟蹤效率分別達到了99.5%（動態）和99.9%（靜態），功率密度達到277W/kg，具備強大的市場競爭力。
TC500KH效果圖
一、TC500KH如何實現98.7%的轉換效率？
影響逆變器轉換效率的因素主要由硬件因素和軟件因素兩部分組成，硬件因素主要由功率器件損耗、濾波電抗損耗、散熱風機損耗三部分構成，而軟件因素主要受調制算法的影響。
（1）如何降低功率器件損耗？
功率器件是將光伏陣列輸出的直流電轉換成工頻交流電的重要部分，是逆變器的核心，該部分的損耗占逆變器總損耗的比重最大，降低該部分損耗會使整個逆變器的轉換效率得到極大的提升。
a.采用最新一代NPT型IGBT
NPT型IGBT是一種單晶非穿通型功率半導體器件，該器件相比傳統PT型IGBT器件具有開關損耗小，高溫特性好等優點。下圖為PT型IGBT和NPT型IGBT關斷波形，可以明顯看出NPT型IGBT的開關損耗遠小于PT型IGBT。
PT型IGBT關斷波形 NPT型IGBT關斷波形
b.采用最小開關損耗的SVPWM調制算法
最小開關損耗的SVPWM算法即每相開關管在一個周期內120度不動作，總有效開關次數減少了1/3，功率器件在電流正負峰值區域不動作，使逆變器滿載損耗降低1400W，有效的降低了功率器件的損耗。
傳統SVPWM調制策略最小開關損耗SVPWM調制策略
（2）如何降低濾波電抗器的損耗？
濾波電抗器具有將功率器件輸出的方波轉換為正弦波的功能，是保障逆變器輸出電能質量的重要一環。TC500KH并網逆變器采用LCL濾波設計，具有更好的高頻衰減特性。相對于L型濾波器，總電感更小，相對于LC型濾波器在三相并網系統中，濾波效果更好，電能質量更高。
濾波電抗器的損耗主要由鐵損、銅損和雜散損耗組成，鐵損與硅鋼片的品質和數量有關；銅損與繞組的繞制工藝及通過電流有關；雜散損耗與漏電感有關，而降低鐵損，對于降低電抗器的損耗，提升逆變器效率有著明顯的作用。于是采用磁集成技術設計的共軛電抗器被成功應用在逆變器中，該款電抗器是將兩個電感進行共軛設計，能夠抵消鐵軛中的部分磁路，減少了硅鋼片的用量，降低電抗器鐵損，提高電抗器效率。
電抗器優化前后對比：
（3）如何降低散熱風機損耗
散熱風機擔負著為逆變器內部發熱器件進行通風散熱的功能，是保障逆變器穩定工作的重要一環，散熱風機的損耗同樣是逆變器總損耗中不可忽略的一部分。
為了降低散熱風機的損耗首先要從風機的選型入手，選擇功耗較低、品牌知名，并具備調速功能的散熱風機是降低損耗最有效的方法之一，但選擇較低功耗的散熱風機同樣會帶來不可忽視的問題——排風量降低。為了用最小損耗的風機實現最優化的散熱功能，必須對元器件的結構和風道進行合理設計。在經過了一系列的優化設計后，具備智能調速功能的低功耗散熱風機被應用在逆變器中，其功耗僅為450W，相比恒速風機降低損耗達44%，在降低散熱系統功耗的同時，保障了逆變器散熱的可靠性。
二、TC500KH如何具備極高的可靠性？
（1）可靠的散熱設計
TC500KH采用前側進風，后側高位出風的散熱模式，根據各個元器件的耐溫等級進行合理布局，利用流體慣性和負壓浮升力作用，對冷空氣進行科學分流，使得所有功率器件的溫度都達到嚴格的降額使用標準，散熱效率得到了極大的提升，保證設備長期穩定運行。
通過在環境溫度50℃，海拔3000m進行熱仿真后可以明顯看出，TC500KH散熱系統設計的優越性，核心器件IGBT的溫度均未超過100℃（IGBT允許最高芯溫為175℃）。
逆變器的速度場 逆變器的溫度場
（2）可靠的防護設計
a.機柜表面的防護設計
機柜外部的防護設計主要從殼體材料的選型和表面處理入手，TC500KH并網逆變器殼體采用優質熱鍍鋅板裝配而成，柜體表面采用靜電粉末噴涂處理，與普通冷軋鋼板相比防腐性能更高，強度更好，能夠有效抵御風沙的侵襲。
b.機柜進風口的防護設計
防塵網作為逆變器最直接防護器件，對機柜的防護效果起著重要的作用。TC500KH并網逆變器在進風口處配備有雙層防塵網，能夠有效防止灰塵處進入機柜內部，保護內部元件免受灰塵覆蓋。
進風口外部圖進風口內部圖
c.機柜縫隙的防護設計
機柜的縫隙處理對整機的防護性能十分重要，通常情況下縫隙主要出現在門板部位。TC500KH并網逆變器為了保障內部風道的密閉性，機柜后部及兩側均采用封閉式設計，能夠防止灰塵從門板縫隙進入機柜。另外，機柜外框邊緣采用翻邊處理，柜門內側邊緣裝有密封泡棉，當柜門關閉時，泡棉與翻邊貼合，灰塵無法從柜門縫隙進入。
密封泡棉的位置
d.控制部分的防護設計
逆變器控制部分主要由PCBA構成，這部分對灰塵的耐受性較差，需要進行更加嚴格的防護處理。首先，TC500KH并網逆變器通過將控制部分封裝在模塊中，為其提供外圍保護。其次，對電路板進行兩次三防涂覆處理，能夠保護電路板免受灰塵侵蝕。三防漆具有良好的耐高低溫性能，其固化后形成一層透明保護膜，具有優越的絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防老化、耐電暈等性能。
三防漆涂覆效果圖
（3）可靠的高海拔設計
海拔高度對電氣設備的影響主要體現在三個方面：①溫度低，電子器件工況惡劣；②氣壓低，電氣絕緣受到影響；③空氣稀薄，散熱條件差。為了保障逆變器能夠在高海拔地區可靠運行，在設計時應充分考慮這三個方面對逆變器的影響。
溫度低：高海拔地區環境溫度較低，有的地區溫度甚至低于-40℃，嚴重影響電子器件的運行的可靠性。TC500KH并網逆變器通過在逆變器內部配置加熱器，能夠快速將機柜內部的溫度提升到合理的范圍，確保逆變器能夠在低溫下可靠運行。
氣壓低：氣壓低會造成電氣間隙的擊穿電壓降低，影響電氣設備的絕緣，增加其在高電壓下被擊穿的可能性。TC500KH并網逆變器在設計時嚴格按照高海拔標準執行，電氣間隙按照標準海拔1.5倍以上設計。
電氣間隙修正系數表
空氣稀薄：在空氣稀薄處空氣密度降低，導致逆變器散熱條件變差。TC500KH并網逆變器在設計時充分考慮海拔高度的影響，通過多次熱仿真和實驗對比，合理優化發熱器件在風道中的布局；另外，對散熱器、散熱風機進行最優化的選型設計，滿足海拔3000m，環境溫度50℃的情況下，逆變器仍然能夠滿功率運行。
三、TC500KH如何降低電站建設投資？
TC500KH作為一款高功率密度的逆變器，整機尺寸僅為1500mm×2150mm×850mm（寬×高×深），占地空間小，能夠有效縮減逆變器室面積，降低逆變器室建設投資，對于降低電站初始建設施工成本，有著重要的意義。
四、TC500KH如何降低運維成本？
TC500KH并網逆變器在設計時充分考慮到電站維護對現場發電量的影響，從而合理的優化了逆變器的結構布局。通過將散熱風機、控制系統、三相IGBT等封裝成單獨的模塊，故障定位后，運維人員可將故障模塊抽出更換，單個模塊更換時間不超過20分鐘，將設備故障對發電量的影響降至最低。
模塊化前維護
五、總結
逆變器作為光伏電站的核心發電設備之一，對提高電站整體的收益率起著至關重要的作用。采用具備高效率、高可靠性、高功率密度和可維護性好的并網逆變器可以為用戶帶來更高的發電量收益、更少的建設投資和更低的維護成本，為光伏電站的高收益率保駕護航。
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