太陽(yáng)能逆變器的作用是將隨太陽(yáng)能輻射及光照變化的DC電壓轉(zhuǎn)換成為電網(wǎng)兼容的AC輸出；而對(duì)于廣大電子工程師而言，太陽(yáng)能逆變器是一個(gè)值得高度關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。因此下文將介紹太陽(yáng)能逆變器設(shè)計(jì)所需注意的技術(shù)要點(diǎn)、挑戰(zhàn)以及相應(yīng)的解決方法。

基本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

基于太陽(yáng)能逆變器的專用性以及保持設(shè)計(jì)的高效率，它需要持續(xù)監(jiān)視太陽(yáng)能電池板陣列的電壓和電流，從而了解太陽(yáng)能電池板陣列的瞬時(shí)輸出功率。它還需要一個(gè)電流控制的反饋環(huán)，用于確保太陽(yáng)能電池板陣列工作在最大輸出功率點(diǎn)，以應(yīng)付多變的高輸入。目前，太陽(yáng)能逆變器已有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最常見(jiàn)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(diǎn)鉗位（NPC）逆變器；圖1所示是這些逆變器的拓?fù)鋱D(Microsemi圖源)。同時(shí)，設(shè)計(jì)還需遵從安全規(guī)范，并在電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候可以快速斷開(kāi)與電網(wǎng)的連接。因此，太陽(yáng)能逆變器的基本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括額定電壓、容量、效率、電池能效、輸出AC電源質(zhì)量、最大功率點(diǎn)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(jí)逆變器

額定電壓：太陽(yáng)能逆變器的主要功能是把來(lái)自光伏面板（有時(shí)是經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的DC電壓）的可變DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓以驅(qū)動(dòng)負(fù)載或給電網(wǎng)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(duì)工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，480V也很常見(jiàn)。對(duì)選定的逆變器拓?fù)鋪?lái)說(shuō)，輸出AC電壓的范圍將決定DC母線電壓以及每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的額定電壓。

容量：它是太陽(yáng)能逆變器額定功率的另一個(gè)說(shuō)法。該數(shù)值在200W（面板集成模塊）到數(shù)百千瓦之間。容量越大，逆變器的體積越大、價(jià)格越高。太陽(yáng)能逆變器的成本以美元/瓦來(lái)衡量。就一個(gè)恰到好處的設(shè)計(jì)而言，確定容量時(shí)，必須把浪涌、過(guò)載以及連續(xù)工作模式等情況考慮在內(nèi)。

效率：每個(gè)太陽(yáng)能逆變器都有其對(duì)效率（輸出功率/輸入功率）的要求，例如，一個(gè)數(shù)千瓦系統(tǒng)的典型效率可達(dá)95%。基于太陽(yáng)能陣列的能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì)低（約在15%左右）的事實(shí)，所以，就以最小的太陽(yáng)能面板獲得最多的輸出功率來(lái)說(shuō)，高效逆變器具有非常重要的意義。