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完成单位：合肥工业大学、阳光电源股份有限公司、合肥学院、嘉兴斯达半导体股份有限公司

主要完成人：张兴、李飞、王佳宁、李明、余畅舟、徐海珍、耿后来、赵为、王涵宇、刘志红、胡超、王付胜、潘年安、陈强、曹仁贤

项目亮点

项目突破了大型光伏电站用逆变器在并网稳定性与主动支撑、综合效率提升、高效国产化IGBT技术等方面的众多技术瓶颈，使阳光电源大型光伏电站用逆变器技术持续引领行业技术发展，显著推动了我国光伏逆变器的技术进步和产业发展。

项目介绍

光伏发电系统是实现“双碳”目标最有效的手段之一，2022年中国光伏新增装机容量87.4GW，连续10年世界第一，发展潜力巨大。大型光伏电站是光伏发电的主流形式，逆变器是光伏系统的心脏，起着电能变换和稳定并网的核心作用。随着光伏发电渗透率的不断提高和光伏“平价上网”时代的到来，大型光伏电站用逆变器技术的发展面临以下挑战：

1）并网稳定性与主动支撑方面：大规模接入后渗透率不断提高，弱网问题凸显，多机谐振风险大，惯量缺失对电力系统频率稳定性的影响大。

2）综合能效方面：多电平高效拓扑被国外专利封锁，复杂光照环境下最大功率捕获效率低。

3）核心功率器件方面：高效高循环寿命功率IGBT功率器件依赖进口，供应链风险高、成本压力大，国产化迫在眉睫。

针对上述挑战，合肥工业大学与全球光伏逆变器龙头企业——阳光电源股份有限公司开展了长期、紧密而富有成效的产学研合作，并联合逆变器核心半导体器件知名企业嘉兴斯达半导体股份有限公司以及合肥学院，依托国家863计划、国家重点研发计划等项目，在逆变器并网稳定性与主动支撑、综合效率提升、高效国产化IGBT技术等方面做出的创新工作，使阳光电源大型光伏电站用逆变器技术持续引领行业技术发展，显著推动了我国光伏逆变器的技术进步和产业发展，项目主要技术创新如下：

1.首创了基于电网阻抗自适应的电流源/电压源双模式控制策略，在业内率先实现了SCR≥1.018下的稳定并网运行；提出了基于“单点”与“全局”协同的多逆变器谐振抑制策略，有效抑制了大规模并网运行时的多机谐振；提出了广义虚拟惯性控制，提升了有功动态特性，实现频率短时支撑/恢复响应时间比≥15倍，动态频率响应时间缩短至60ms。

2.发明了适用于1500V及以上电压等级的高效五电平逆变器拓扑及其调制策略，突破高效五电平拓扑国外专利的封锁，将大型光伏电站用并网逆变器效率提升至99.16%，成为业界新标杆；提出了基于功率闭环的粒子群多峰值MPPT算法，将动态MPPT效率提升至接近极限的99.94%。

3.提出双缓冲层沟槽栅场终止型IGBT芯片技术，及基于多物理场学习模型的IGBT模块封装技术，研制出国产化高效低感、高循环寿命的光伏逆变器用1200V 800A IGBT模块。

项目获授权发明专利26件，其中获中国专利奖2项、发表论文37篇、出版专著3本、以第一单位制定国家标准2项，并获得我国工业领域最高奖项——中国工业大奖。

项目图片

产品图-SG225HX

产品图-SG3125HV

产品图-SG3125HV-MV

现场应用-甘肃酒泉74MW光伏电站

现场应用-青海格尔木500MW领跑者光伏电站

完成单位介绍及对项目的贡献

第一完成单位合肥工业大学: 教育部直属全国重点大学，教育部、工信部和安徽省政府共建高校，教育部与国防科工局共建高校。学校创建于1945年，1960年被中共中央批准为全国重点大学,2005年成为国家“211工程”重点建设高校，2009年成为国家“985工程”优势学科创新平台建设高校，2017年进入国家“双一流”建设高校行列。合肥工业大学负责项目方案总体规划，并在理论研究的基础上对大型电站用伏逆变器关键技术进行攻关，开展了逆变器调制策略、最大功率点跟踪算法、弱电网稳定性和IGBT封装技术的相关研究，并参与了产品样机的设计与开发，获得了理论-方法-技术-设备等一系列成果。 研究成果应用于本项目研制的大型电站用伏逆变器系列化产品之中，促进了光伏逆变器技术的发展。

第二完成单位阳光电源股份有限公司:自1997年成立以来，始终专注于电力转换技术，先后承担了20余项国家重大科技计划项目，荣获“中国工业大奖”“国家级制造业单项冠军示范企业”“福布斯中国创新力企业50强”“国家知识产权示范企业”“全球新能源企业500强”“亚洲最佳企业雇主”等荣誉，拥有国家级博士后科研工作站、国家高技术产业化示范基地、国家企业技术中心、国家级工业设计中心、国家级绿色工厂，综合实力位居全球新能源发电行业第一方阵。阳光电源股份有限公司负责项目成果产品化， 在理论研究基础上进行大型电站用伏逆变器产品的研发设计工作。发明了并网逆变器高效五电平拓扑结构，设计了五电平逆变器PWM控制方法，开展了多逆变器谐振抑制技术等研究攻关， 将成果进一步工程化、产业化，实现了批量生产和销售，产品稳定运行于国内外1000多个光伏电站项目之中。

第三完成单位合肥学院：省市共建、以市为主的全日制公办本科院校，其前身是创办于1980年的合肥联合大学，由新中国放射化学奠基人、中国科学技术大学副校长杨承宗先生任首任校长，创办伊始即实行本科招生。2002年，经教育部批准，与合肥教育学院、合肥师范学校合并为合肥学院。2018年，学校整体进入安徽省第一批次招生，获批硕士学位授予单位。合肥学院针对高渗透条件下大型光伏电站用并网逆变器的稳定性问题，协作开展了逆变器的谐振机理与特性分析和谐振抑制控制策略等方面研究，研究成果应用于本项目制造的光伏逆变器产品之中，突破了大型光伏电站用并网逆变器的稳定性技术难题，促进了逆变器装备的大规模推广应用。

第四完成单位嘉兴斯达半导体股份有限公司：成立于2005年4月，是一家专业从事功率半导体芯片和模块尤其是IGBT芯片和模块研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业，并担任中国IGBT技术创新与产业联盟理事单位、中国电器工业协会电力电子分会理事单位。公司于2020年2月4日在上交所主板成功上市，是国内唯一进入全球前十的IGBT模块供应商。嘉兴斯达半导体股份有限公司针对大型电站用大功率光伏并网逆变器的运行工况对核心功率器件IGBT的特殊要求，开发出多种规格的IGBT芯片及其模块，并应用于本项目成果的光伏逆变器产品之中，促进了光伏逆变器核心半导体器件的国产化水平的提高，提高了设备的效率和可靠性。

第一完成人简介

张兴 教授

合肥工业大学

张兴，合肥工业大学二级教授、博导，合肥工业大学“斛兵学者”，第十一届、第十二届安徽省政协委员，现任合肥工业大学可再生能源接入电网技术国家地方联合工程实验室主任，IEEE 高级会员、中国电源学会常务理事、中国电源学会新能源电能变换技术专业委员会主任委员、中国电工技术学会电力电子专委会副主任委员、中国电工技术学会电控系统与装置专业委员会副主任委员、中国自动化学会电气自动化专委会副主任委员、台达教育与环境基金会“中达学者”，2008-2016 年任合肥工业大学电气与自动化工程学院副院长。在新能源发电及其电力电子技术领域主持国家自然基金重点项目、重点研发计划、支撑计划、自然科学基金面上项目以及产学研等科研项目多项，发表学术论文 200 余篇，出版专著、教材 7 部、其中国家规划教材 1 部，获授权发明专利 70 余项，获省部级科技奖 5 项。领导团队与阳光电源股份有限公司开展了 20 多年长期而富有成效的产学研合作，使多项成果实现了产业化。