中心議題：

• 太陽能逆變器設計的重要趨勢是采用更高的功率
• 太陽能逆變器設計的另一個趨勢是擴大輸入電壓範圍

解決方案：

• 升壓＋H-橋拓撲
• “最大功率點跟蹤”或MPPT的軟件技術
• 采用兩個交錯式升壓級來取代一個升壓級
• 額定開關電壓600V以上的輸入級采用1200V IGBT
• 額定電壓隻需600V/650V的輸入級選用MOSFET

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youyunengyuanchengbenriyipansheng，taiyangnengfadianzhengzhujianchengweiyixiangkexingdetidainengyuan。deguozhengfutongguolifa
，tuichugezhongjilishouduanjijigulikezaishengnengyuandeshiyong(如《再生能源法》 “Energieeinspeisungsgesetz”)，受此驅使
，至2007年，該國一直是全球最大的太陽能市場。而現在，其它國家已超過德國，例如西班牙在2008年的新建太陽能發電廠數量居全球之冠，而意大利
、faguohemeiguodeyianzhuangtaiyangnengfadianrongliangyujijiangchengdafuzengchang。duozhongjilicuoshituidongxuqiuzougao
，jiercijichannengzengchang。danyouyuzuijinquanqiujingjiweijidebaofahe2008年西班牙對太陽能市場的激勵措施突然撤銷

，致使太陽能芯片供大於求
，導致價格下跌40%-50%。 這使得光伏技術更接近所謂的“平價電價”(grid parity)目標，亦即太陽能發電成本與目前電能市價相當。預計在2015年，德國將可實現均一電價。

taiyangnengmokuaichanshengyigezhiliudianya，taiyangnengnibianqizaibazheyizhiliudiannengzhuanhuanweijiaoliudianneng，ranhoujierudianwang。benwenjiangtantaotaiyangnengnibianqishejidezuixinqushi。

其中一個重要趨勢是采用更高的功率。現在，峰值發電量超過100kW的太陽能發電廠越來越普遍，而較小規模的發電係統也存在這種趨勢：平均功率從5kWp提高到10kWp。


升壓＋H-橋拓撲是太陽能逆變器極為常用的拓撲之一，是一種兩級非隔離拓撲。其第一級是升壓級，用於把模塊的可變輸出電壓(例如100V – 500V)升高到更大的中間電壓，後者必須大於實際峰值主線電壓(如230V x sqrt(2)，或>325V)。該升壓級還有一個重要作用

，就是為了實現效率最大化，太陽能模塊必須運作產生盡可能大的功率，而太陽能模塊的功率 曲線可通過輸出電流乘以輸出電壓數值獲得。功率特性中有一個最大點，被稱為“最大功率點”或MPP，而這精確位置會隨著模塊的類型、溫度和日照陰影等因素而變化。


利用名為“最大功率點跟蹤”或MPPT的軟件技術，輔以定製化算法
，逆變器的輸入級便可跟蹤這個最大功率點。[page]

逆變器的第二級把恒定的中間電壓轉換為50Hz的de交jiao流liu電dian壓ya，再zai饋kui入ru供gong電dian主zhu線xian。這zhe個ge輸shu出chu與yu供gong電dian主zhu線xian的de相xiang位wei及ji頻pin率lv同tong步bu。這zhe一yi級ji由you於yu與yu供gong電dian主zhu線xian連lian接jie，故gu即ji便bian在zai故gu障zhang狀zhuang態tai下xia也ye必bi須xu達da到dao一yi定ding的de安an全quan標biao準zhun。除chu此ci之zhi外wai，還hai有you一yi個ge與yu低di壓ya指zhi令ling (Low Voltage Directive) 相關的VDE 0126-1-1xincaoan

，gaitianyaoqiutaiyangnengnibianqizaidiannengzhiliangxiajiangdeqingkuangxiayeyingyouyuanzhichizhugongdianwang，yijinliangjiangdigengjupubianxingdetingdianfengxian。zaixianyoufaguixianzhizhixia
，shi 可ke以yi設she計ji一yi個ge在zai停ting電dian時shi能neng夠gou實shi時shi關guan斷duan逆ni變bian器qi，以yi實shi現xian自zi我wo保bao護hu。不bu過guo
，當dang太tai陽yang能neng逆ni變bian器qi變bian得de普pu及ji
，並bing在zai總zong發fa電dian量liang中zhong占zhan有you可ke觀guan的de份fen額e時shi
，如ru果guo一yi遇yu上shang停ting電dian便bian直zhi接jie關guan斷duan連lian jiedetaiyangnengnibianqidehua，shikenengzaochenggengdaguimodezhudianwangtingdiande
，yinweizheyangnibianqibianhuiyigejieyigeguanduan，bingxunsujianshaodianwangzhongdedianneng。yinci
，xindezhilingcaoanzhizaitigaozhugan 配電網的穩定性和電能質量
，而代價僅僅是使逆變器的輸出級稍微複雜一點。

太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)必(bi)須(xu)可(ke)靠(kao)，以(yi)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)維(wei)護(hu)和(he)停(ting)機(ji)檢(jian)修(xiu)的(de)成(cheng)本(ben)。這(zhe)些(xie)逆(ni)變(bian)器(qi)還(hai)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)高(gao)效(xiao)

，以(yi)盡(jin)量(liang)增(zeng)大(da)發(fa)電(dian)量(liang)。太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)還(hai)需(xu)付(fu)出(chu)相(xiang)當(dang)的(de)努(nu)力(li)，以(yi)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)。

有很多方法能夠提高升壓逆變器的效率。由於升壓逆變器可在連續傳導模式或邊界傳導模式(CCM 或 BCM)下工作
，這就衍生出不同的優化方案。在CCM模式中
，損耗的一大主因是升壓二極管的反向恢複電流


；在這種情況下
，一般使用碳化矽二極管或飛兆半導體的Stealth 二極管來解決。太陽能逆變器更常采用的是BCM模式
，而盡管對這類功率級通常建議選擇CCM模式
，但采用BCM模式的原因在於BCM模式中二極管的正向電 壓要低得多。而且

，BCM模式也具有高得多的EMI濾波器和升壓電感紋波電流。這時，良好的高頻電感設計是一解決方案。

caiyonglianggejiaocuoshishengyajilaiqudaiyigeshengyajinaiyizhongxinfangfa。zheyangyilai，liujingmeigedianganhemeigekaiguandedianliubiannenggoujianban。lingwai，caiyongjiaocuoshijishu，yijishangdewenbodianliu 可抵償另一級的紋波電流
，因而可在很寬工作輸入範圍上去除輸入紋波電流。如FAN9612交錯式BCM PFC一類的控製完全能夠輕鬆滿足太陽能升壓級的要求。

逆變器中的升壓開關有兩個選擇：IGBT或 MOSFET。對於需要600V以上額定開關電壓的輸入級
，常常會采用1200V IGBT快速開關，如FGL40N120AND。對於額定電壓隻需600V/650V的輸入級
，則選用MOSFET。

輸出H-橋級的設計人員一直以來都采用600V/650V MOSFET
，但因為新的草案規範要求輸出級以四象限工作，於是在這一領域重新點燃了人們對IGBT的興趣。MOSFET雖然內置有體二極管



，但相比 IGBT中采用的組合封裝二極管，其開關性能很差。新型的場截止IGBT能夠以10V/ns的速度轉換電壓，較之以往的舊式產品導通損耗大大改善。這種集成式二極管具有出色的軟恢複性能，有助於降低500A/us以上的高di/dt造成的EMI。對於16kHz-25kHz開關，建議采用IGBT
，例如飛 兆半導體的 FGH60N60UFD。


taiyangnengnibianqishejidelingyigequshishikuodashurudianyafanwei，zhehuidaozhixiangtonggonglvjixiashurudianliudejianxiao
，huoxiangtongshurudianliuxiagonglvjidetigao。shurudianyabijiaogaoshi，xuyaoshiyongedingdianyagenggao(1200V範圍內)的IGBT，從而產生更大的損耗。解決這一問題的一個方法是采用三電平逆變器。

采用兩個串聯的電解電容可把高輸入電壓一分為二，將中間點與零線 (neutral line)連接，這時就可以再采用600V開關了。三電平逆變器可在三個電平間進行轉換：+Vbus、0V 和 –Vbus。這方案除了比1200V開關構建的解決方案更有效之外
，三電平逆變器還有一個優勢，就是輸出電感大為減小。

對於整功率因數，三電平逆變器的功能可解釋如下。在正半波Q5始終導通期間，Q6 和 Q4一直關斷。Q3 和 D3構成一個降壓轉換器，產生輸出正弦波電壓。如果隻需要整功率因數，Q5 和 Q6 可設計為 50Hz開關，采用速度極慢Vce (飽和電壓)極低的IGBT，比如FGH30N60LSD。若需要較低的功率因數

，Q5 和 Q6必須工作在開關頻率下一小段時間。Q3 和 Q4的二極管應該是快速軟恢複二極管。Q3 和 Q4可安排為快速恢複MOSFET，比如FGL100N50F ，或者是快速 IGBT
，如FGH60N60SFD。

基於上述分析
，三電平逆變器拓撲可獲得98%以上的效率，因此可能成為5kWp以上功率級非隔離逆變器的主流結構。