太阳能微型逆变器或简称微型逆变器是用于光伏器件的即插即用装置，其将由单个太阳能模块产生的直流电（DC）转换为交流电（AC）。

几个微型逆变器的输出可以组合并经常馈送到电网。

微型逆变器与传统的串联和中央太阳能逆变器形成对比，后者连接到PV系统的多个太阳能模块或面板。

微型逆变器与传统逆变器相比具有几个优点。 主要优点是任何一个太阳能模块上的少量阴影，碎片或雪线，或甚至完整的模块故障，都不会不成比例地减少整个阵列的输出。 每个微型逆变器通过为其连接的模块执行最大功率点跟踪（MPPT）来获得最佳功率。 微逆变器解决方案引入了其他因素，简化系统设计，降低安培数电线，简化库存管理，增加安全性。

微逆变器的主要缺点包括每峰值瓦特的初始设备成本高于中央逆变器的等效功率，因为​​每个逆变器需要安装在面板附近（通常在屋顶上）。 这也使得它们难以维护并且移除和更换成本更高。 一些制造商已经通过内置微型逆变器的面板解决了这些问题。

类似于微型逆变器的一种技术是功率优化器，它也可以进行面板级最大功率点跟踪，但不会转换为每个模块的AC。

描述

串逆变器
太阳能电池板在电压下产生直流电，这取决于模块设计和照明条件。 使用6英寸电池的现代模块通常包含60个电池，标称电压为24-30 V.（因此，逆变器可用于24-50 V）。

为了转换成AC，可以将面板串联连接以产生阵列，该阵列实际上是标称额定值为300至600VDC的单个大面板。 然后电源运行到逆变器，逆变器将其转换为标准交流电压，通常为230 VAC / 50 Hz或240 VAC / 60 Hz。

“串式逆变器”方法的主要问题是，一系列面板就像是一个较大的面板，其最大额定电流等于字符串中最差的表现。 例如，如果串中的一个面板由于较小的制造缺陷而具有高5％的电阻，则整个串的性能损失为5％。 这种情况是动态的。 如果面板有阴影，其输出会急剧下降，影响字符串的输出，即使其他面板没有阴影。 即使方向的微小变化也会以这种方式导致输出损失。 在业内，这被称为“圣诞灯效应”，指的是如果单个灯泡发生故障，整串串串圣诞树灯将失效的方式。 然而，这种影响并不完全准确，并且忽略了现代串式逆变器最大功率点跟踪与偶数模块旁路二极管之间的复杂相互作用。 主要的微型逆变器和DC优化器公司的阴影研究显示，在较旧的串式逆变器中，轻度，中度和重度阴影条件的年增长率分别为2％，5％和8％。

此外，面板输出的效率受逆变器放在其上的负载的强烈影响。 为了最大限度地提高产量，逆变器使用称为最大功率点跟踪的技术，通过调整施加的负载来确保最佳的能量收集。 但是，导致输出因面板而异的相同问题会影响MPPT系统应适用的正确负载。 如果单个面板在不同的点运行，则字符串逆变器只能看到整体变化，并将MPPT点移动到匹配。 这不仅导致阴影面板的损失，还导致其他面板损失。 在某些情况下，只有9％的阵列表面的阴影可以将系统范围的功率降低多达54％。 然而，如上所述，这些年产量损失相对较小，而较新的技术允许一些串逆变器显着降低部分遮蔽的影响。

另一个问题虽然很小，但是串联逆变器可以在有限的额定功率范围内使用。 这意味着给定阵列通常将逆变器的尺寸增大到面板阵列额定值以上的次大尺寸。 例如，一个2300 W的10面板阵列可能必须使用2500甚至3000 W的逆变器，支付它无法使用的转换能力。 同样的问题使得很难随着时间的推移改变阵列大小，在资金可用时增加功率（模块化）。 如果客户最初为其2300 W的面板购买2500 W逆变器，则在不过度驱动逆变器的情况下，他们甚至无法添加单个面板。 然而，这种尺寸过大被认为是当今行业的常见做法（有时比逆变器铭牌等级高出20％），以解决模块退化，冬季月份更高的性能或实现更高的销售回报。

与集中式逆变器相关的其他挑战包括定位设备所需的空间以及散热要求。 大型中央逆变器通常是主动冷却的。 冷却风扇会产生噪音，因此必须考虑逆变器相对于办公室和占用区域的位置。 而且由于冷却风扇有活动部件，因此污垢，灰尘和湿气会对其性能产生负面影响。 串联逆变器更安静，但在逆变器功率较低时可能会在下午晚些时候产生嗡嗡声。

微型逆变器
微型逆变器是小型逆变器，可以处理单个面板的输出。 现代网格板通常额定在225和275W之间，但在实践中很少生产，因此微型逆变器的额定功率通常在190到220 W（某些，100W）。 由于它在较低的功率点下运行，因此大型设计固有的许多设计问题就会消失; 通常不需要大型变压器，大型电解电容器可以用更可靠的薄膜电容器代替，冷却负载减少，因此不需要风扇。 平均故障间隔时间（MTBF）引用数百年。

更重要的是，连接到单个面板的微型逆变器允许它隔离和调整该面板的输出。 例如，在用作上述示例的相同10面板阵列中，对于微型逆变器，任何表现不佳的面板对其周围的面板没有影响。 在这种情况下，阵列整体产生的功率比串联逆变器多5％。 当影响被考虑在内时，如果存在影响，这些增益可能会变得相当大，制造商通常声称产量至少提高5％，在某些情况下提高25％。 此外，单个型号可以与各种面板一起使用，新面板可以随时添加到阵列中，并且不必具有与现有面板相同的等级。

有时，两个太阳能电池板连接到同一个微型逆变器（双微型逆变器）。 输入微型逆变器的功率则为≥600W和24 V（即，如上所述，两个12 V太阳能电池板可以连接在一起）。 然后，微型逆变器将太阳能电池板提供的电力转换为标准交流电压，通常为230 VAC / 50 Hz或240 VAC / 60 Hz。 该微型逆变器的典型尺寸为：22×16.4×5.2cm / 8.66×6.46×2.05“。

如上所述，微型逆变器直接在面板背面（即220V）产生栅极匹配功率。 面板阵列彼此并联连接，然后连接到网格。 这具有以下主要优点：单个故障面板或逆变器不能使整个串脱机。 结合较低的功率和热负荷以及改进的MTBF，一些人认为基于微逆变器的系统的整体阵列可靠性明显高于基于逆变器的串联系统。 这种说法得到较长保修期的支持，通常为15至25年，而串联逆变器更为典型的是5年或10年保修期。 此外，当发生故障时，它们可识别为单个点，而不是整个字符串。 这不仅可以简化故障隔离，而且可以解除可能无法看到的小问题 – 单个性能不佳的面板可能不会影响长字符串的输出，足以引起注意。

缺点
直到最近，微逆变器概念的主要缺点是成本。 因为每个微型逆变器必须复制串逆变器的大部分复杂性，但是在较小的额定功率下将其分散，每瓦特的成本更高。 这在简化单个组件方面抵消了任何优势。 截至2010年10月，中央逆变器的每瓦成本约为0.40美元，而微型逆变器的成本约为每瓦0.52美元。 与串式逆变器一样，经济方面的考虑迫使制造商限制其生产的模型数量。 大多数产生的单个模型在与特定面板匹配时可能会过大或过小。

在许多情况下，包装会对价格产生重大影响。 使用中央逆变器，您可能只有一组面板连接，用于数十个面板，一个交流输出和一个盒子。 对于微型逆变器，每个人都必须在自己的盒子中拥有自己的一组输入和输出。 因为那个盒子在屋顶上，所以必须密封并且防风雨。 这可以代表整体每瓦特价格的很大一部分。

为了进一步降低成本，一些型号可以从一个盒子中控制两个或三个面板，从而减少了包装和相关成本。 有些系统只是将两个完整的微处理器放在一个盒子中，而其他系统只复制系统的MPPT部分，并使用单个DC-AC阶段进一步降低成本。 有人建议这种方法可以使微型逆变器的成本与使用串式逆变器的微逆变器相当。 随着价格的稳步下降，双微变换器的推出以及更广泛的模型选择的出现，以更紧密地匹配光伏组件输出，成本不再是障碍，因此微逆变器现在可能更广泛地传播。

微型逆变器在阵列尺寸较小的情况下变得很普遍，并且每个面板的性能最大化都是一个问题。 在这些情况下，由于面板数量较少，每瓦特的价格差异最小化，并且对整体系统成本影响很小。 给定固定尺寸阵列的能量收获的改善可以抵消这种成本差异。 出于这个原因，微型逆变器在住宅市场中最为成功，其中有限的面板空间限制了阵列尺寸，并且来自附近树木或其他物体的阴影通常是个问题。 微型逆变器制造商列出了许多安装，一些小到单个面板，大多数低于50。

微型逆变器经常被忽视的缺点是与它们相关的未来运行和维护成本。 虽然这项技术多年来已有所改进，但事实仍然是这些设备最终会出现故障或磨损。 安装人员必须平衡这些更换成本（每辆卡车约400美元），增加人员，设备和模块货架的安全风险与安装的利润率。 对于房主来说，最终的磨损或设备过早失效会对屋顶瓦片或带状疱疹造成潜在的损害，财产损失和其他滋扰。

优点
虽然微型逆变器通常具有比串式逆变器低的效率，但是由于每个逆变器/面板单元独立地起作用，所以提高了整体效率。 在字符串配置中，当字符串上的面板着色时，整个面板字符串的输出将减少到最低生成面板的输出。 微型逆变器不是这种情况。

在面板输出质量中发现了另一个优点。 同一生产运行中任何两个面板的额定输出可以变化多达10％或更多。 这可以通过字符串配置来缓解，但在微逆变器配置中则不是这样。 结果是从微型逆变器阵列获得最大功率。

监控和维护也更容易，因为许多微型逆变器生产商提供应用程序或网站来监控其设备的功率输出。 在许多情况下，这些都是专有的; 然而，这并非总是如此。 随着Enecsys的消亡，以及随后关闭他们的网站; 许多私人网站如Enecsys-Monitoring如雨后春笋般涌现，使业主能够继续监控他们的系统。

三相微型逆变器
将DC电源有效地转换为AC需要逆变器在电网交流电压接近零时从面板存储能量，然后在电压上升时再次释放。 这需要在小包装中存储相当大量的能量。 所需存储量的最低成本选择是电解电容器，但它们的寿命相对较短，通常以年为单位测量，而且在热运行时寿命较短，如在屋顶太阳能电池板上。 这导致了微逆变器开发人员的大量开发工作，他们已经引入了具有降低的存储要求的各种转换拓扑，一些使用功能低得多但寿命更长的薄膜电容器。

三相电力代表了该问题的另一种解决方案。 在三相电路中，功率在两条线之间（例如）+120至-120伏之间不变化，而是在60和+120或-60和-120V之间变化，并且变化周期短得多。 设计用于三相系统的逆变器需要更少的存储空间。 采用零电压开关的三相微电路还可以提供更高的电路密度和更低成本的元件，同时将转换效率提高到98％以上，优于典型的单相峰值96％左右。

然而，三相系统通常仅在工业和商业环境中出现。 这些市场通常安装较大的阵列，价格敏感度最高。 尽管有任何理论上的优势，但三相微晶的摄取似乎非常低。

保护
微型逆变器保护通常包括：防孤岛; 短路; 反极性; 低电压; 过压和过温。

便携式用途
带AC微型逆变器的可折叠太阳能电池板可用于为笔记本电脑和一些电动车辆充电。

历史
微逆变器概念自成立以来一直在太阳能行业。 然而，制造中的扁平成本，例如变压器或外壳的成本，与尺寸有利地成比例，并且意味着较大的设备本身在每瓦特的价格上较便宜。 ExelTech等公司可以买到小型逆变器，但这些只是小型版本的大型设计，价格表现不佳，而且针对的是小众市场。

早期的例子
1991年，美国公司Ascension Technology开始研究基本上是传统逆变器的缩小版本，旨在安装在面板上以形成AC面板。 该设计基于传统的线性调节器，其不是特别有效并且消散相当多的热量。 1994年，他们向桑迪亚实验室发送了一个例子进行测试。 1997年，Ascension与美国面板公司ASE Americas合作推出300 W SunSine面板。

设计，今天被认为是“真正的”微型逆变器，其历史可追溯到20世纪80年代后期由Werner Kleinkauf在ISET（InstitutfürSolareEnergieversorgungstechnik），现在的弗劳恩霍夫风能和能源系统技术研究所工作。 这些设计基于现代高频开关电源技术，效率更高。 他在“模块集成转换器”方面的工作具有很高的影响力，特别是在欧洲。

1993年，Mastervolt根据壳牌太阳能，Ecofys和ECN的合作，推出了他们的第一台并网逆变器Sunmaster 130S。 130设计用于直接安装在面板背面，通过压缩配件连接交流和直流线路。 2000年，130被替换为Soladin 120，这是一种交流适配器形式的微型逆变器，只需将面板插入任何墙壁插座即可连接面板。

1995年，OKE-Services设计了一种效率更高的新型高频版本，由NKF Kabel于1995年作为OK4-100商业化推出，并作为Trace Microsine重新命名为美国销售。 新版OK4All提高了效率并具有更宽的工作范围。

尽管有这个良好的开端，但到2003年，大部分项目已经结束。 Ascension Technology由大型集成商Applied Power Corporation收购。 APC于2002年被Schott收购，而SunSine的生产被取消，有利于Schott的现有设计。 2003年，当补贴计划结束时，NKF结束了OK4系列的生产。 Mastervolt已经转向一系列“小型逆变器”，将120的易用性与设计用于支持高达600 W面板的系统相结合。

Enphase公司
在2001年电信事故发生之后，Cerent公司的Martin Fornage正在寻找新的项目。 当他看到他的牧场上太阳能电池阵的逆变器性能很低时，他找到了他正在寻找的项目。 2006年，他与另一位Cerent工程师Raghu Belur组建了Enphase Energy（现在与西门子集成），他们在明年将其电信设计专业知识用于逆变器问题。

Enphase M175型号于2008年发布，是第一款商业上成功的微型逆变器。 M190的继任者于2011年推出，最新型号M215于2011年推出。凭借1亿美元的私募股权，Enphase在2010年中期迅速增长至13％的市场份额，年底前达到20％ 。 他们在2011年初交付了第500,000台逆变器，并在同年9月交付了第1,000,000台逆变器。 2011年初，他们宣布新设计的重新品牌版本将由西门子直接出售给电气承包商，以便进行广泛分销。

Enphase已与EnergyAustralia签订协议，以推广其微逆变器技术。

主要参与者
Enphase的成功并没有被忽视，自2010年以来，出现了许多竞争对手。 其中许多与规格中的M190相同，甚至在外壳和安装细节方面也是如此。 有些人通过在价格或性能方面与Enphase进行直接竞争来区分，而其他人正在攻击利基市场。

较大的公司也进入了该领域：SMA，Enecsys和iEnergy。

OKE-服务更新OK4-所有产品最近由SMA购买并在延长的孕育期后作为SunnyBoy 240发布，而Power-One推出了AURORA 250和300.其他主要参与者包括Enecsys和SolarBridge，特别是在北美以外市场。 美国生产的唯一微型逆变器来自Chilicon Power。 自2009年以来，从欧洲到中国的几家公司，包括主要的中央逆变器制造商，都推出了微型逆变器 – 验证了微型逆变器作为一项成熟的技术，并且是近年来光伏产业最大的技术转变之一。

APsystems正在销售多达四个太阳能模块和微型逆变器的逆变器，包括交流输出高达900瓦的三相YP1000。

2018年，全球共有19家微型逆变器制造商，包括：Apparent，Delta，Sparq，Kaco，ABB，阵列转换器，GreenRay Solar，Azuray Technologies，Petra Solar，Direct Grid，Accurate Solar，OKE / SMA，Exeltech，National Semiconductor， Larankelo，Enphase，APsystems，Northern Electric＆Power（Northernep / NEP），ReneSola（Micro Replus），SolarEpic，SWEA和Plug＆Power。

世界各地越来越多的大型光伏企业与微型逆变器公司合作生产和销售交流太阳能电池板，包括天合光能，明基，LG，加拿大太阳能，尚德，SunPower，NESL，韩华SolarOne，夏普等。那些刚加入的人。

价格下跌
2009年至2012年期间包括光伏市场前所未有的价格下跌。 在此期间开始时，面板通常约为2.00美元至2.50美元/瓦，而逆变器约为50至65美分/瓦。 到2012年底，面板的批发价格为65至70美分，串式逆变器的价格约为30至35美分/瓦。 相比之下，微型逆变器已经证明相对不受这些价格下降的影响，一旦布线被考虑在内，从大约65美分/ W变为50到55.这可能导致供应商试图保持竞争力而导致损失扩大。

然而，在2018年，一些DC 12/24 V到AC 110 / 220V逆变器的售价为0.06美元/瓦（即100W微逆变器售价6.81美元）。