太陽能逆變器及其電源設計要點與方法總結

　　太陽能逆變器的作用是將隨太陽能輻射及光照變化的DC電壓轉換成為電網兼容的AC輸出；而對于廣大電子工程師而言，太陽能逆變器是一個值得高度關注的技術領域。因此下文將介紹太陽能逆變器設計所需注意的技術要點、挑戰以及相應的解決方法。

　基本設計標準

　　基于太陽能逆變器的專用性以及保持設計的高效率，它需要持續監視太陽能電池板陣列的電壓和電流，從而了解太陽能電池板陣列的瞬時輸出功率。它還需要一個電流控制的反饋環，用于確保太陽能電池板陣列工作在最大輸出功率點，以應付多變的高輸入。目前，太陽能逆變器已有多種拓撲結構，最常見的是用于單相的半橋、全橋和Heric（Sunways專利）逆變器，以及用于三相的六脈沖橋和中點鉗位（NPC）逆變器；圖1所示是這些逆變器的拓撲圖（Microsemi圖源）。同時，設計還需遵從安全規范，并在電網發生故障的時候可以快速斷開與電網的連接。因此，太陽能逆變器的基本設計標準包括額定電壓、容量、效率、電池能效、輸出AC電源質量、最大功率點跟蹤（MPPT）效能、通信特性和安全性。

　　圖1a：半橋逆變。圖1b：全橋逆變器

　　圖1c：Heric逆變器

　　圖1d：三相橋逆變器。圖1e：NPC三級逆變器

　　額定電壓：太陽能逆變器的主要功能是把來自光伏面板（有時是經過穩壓的DC電壓）的可變DC電壓轉換為AC電壓以驅動負載或給電網供電。最常用的單相和三相AC電壓分別為120V/220V以及208V/380V；而對工業應用來說，480V也很常見。對選定的逆變器拓撲來說，輸出AC電壓的范圍將決定DC母線電壓以及每個半導體開關的額定電壓。

　　容量：它是太陽能逆變器額定功率的另一個說法。該數值在200W（面板集成模塊）到數百千瓦之間。容量越大，逆變器的體積越大、價格越高。太陽能逆變器的成本以美元/瓦來衡量。就一個恰到好處的設計而言，確定容量時，必須把浪涌、過載以及連續工作模式等情況考慮在內。