能比低優(yōu)先級(jí)的功能更加頻繁。在光伏逆變器中，通常隔離反饋回路補(bǔ)償和電源開(kāi)關(guān)調(diào)制有最高優(yōu)先級(jí)，然后是支持UL1741和IEEE1547安全標(biāo)準(zhǔn)的電路保護(hù)功能，接下來(lái)是效率控制（MPP）。其余的固件大多為：在業(yè)務(wù)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化操作、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行以及支持系統(tǒng)通信任務(wù)。

光伏逆變器要在高溫和/或嚴(yán)寒中工作25年，我們?cè)谶x擇用于逆變器的元器件時(shí)要特別注意。很明顯，一些元器件，例如用于濾波的電解電容和用于光電隔離的光電耦合器，不可能有25年的壽命。電解電容會(huì)干涸并枯竭，光電耦合器的LED亮度會(huì)逐漸暗淡，直到停止運(yùn)行。對(duì)于這些脆弱元器件的解決方法是采用高質(zhì)量的薄膜電容器（有更高可靠性，但也需要更高成本）進(jìn)行替換。而最佳的長(zhǎng)期解決方案是放棄光電耦合器而采用先進(jìn)的CMOS工藝隔離元器件。

CMOS工藝技術(shù)提供高可靠性、低成本、高速率、小尺寸、低功耗、在極端電壓和溫度范圍內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定性，以及其他許多值得擁有的特性。與光電耦合器中所用的砷化鎵（GaAs）工藝技術(shù)不同，采用CMOS工藝制造的器件沒(méi)有內(nèi)在機(jī)械磨損。底層CMOS隔離單元是電容性、全差分和高度優(yōu)化的，這滿(mǎn)足嚴(yán)格的時(shí)序性能、低功耗，以及由外場(chǎng)和快速共模瞬變而造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的高免疫力。事實(shí)上，將CMOS工藝技術(shù)結(jié)合專(zhuān)有的硅產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)使隔離器件更加牢靠，更“接近理想”隔離器件。與以前大家看到的有所不同，這些器件提供更完整的功能集成度、大幅提高可靠性（60年以上的隔離柵壽命）；可在最大VDD下，支持-40℃到+125℃連續(xù)運(yùn)行溫度范圍，大幅提高性能、降低功耗、節(jié)省電路板面積并提高易用性。

21世紀(jì)光伏逆變器元器件解決方案

如圖1所示，光伏逆變器的結(jié)構(gòu)并非僅限于單相、基于變壓器的逆變器。其他常見(jiàn)類(lèi)型包括：高頻率、雙極型、三相無(wú)變壓器和電池供電逆變器。雖然其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)彼此不同，但通常共用相同的元器件解決方案。框圖2中顯示幾個(gè)使用在基于變壓器、三相逆變器的CMOS工藝隔離器件。

這是一個(gè)典型的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，數(shù)字控制器調(diào)節(jié)電源開(kāi)關(guān)的占空比，迫使光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓的幅值和相位與電網(wǎng)需求精確匹配。隔離門(mén)驅(qū)動(dòng)器在單一封裝中集成安全認(rèn)證過(guò)的電氣隔離（1kV、2.5kV或5kV等級(jí)）和高壓側(cè)（high-side）電平轉(zhuǎn)換功能，不需要外部隔離器件。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出與其他輸出隔離，使正負(fù)電壓輸出可以混合使用，而不會(huì)產(chǎn)生閉鎖效應(yīng)（latch-up）。

圖2

反饋到控制器的電流由一個(gè)4mmx4mmx1mm的CMOS隔離交流電流感應(yīng)器提供（其1kV隔離等級(jí)受限于封裝，更大封裝版本有高達(dá)5kVrms等級(jí)）。此單芯片感應(yīng)器具有比電流感應(yīng)變壓器更寬的溫度范圍、更高精度及可靠性。該傳感器在每個(gè)周期復(fù)位，由數(shù)字控制器產(chǎn)生的逆變器門(mén)控制信號(hào)產(chǎn)生周期信號(hào)，從而無(wú)需外部復(fù)位電路。電網(wǎng)反饋是系統(tǒng)反饋控制機(jī)制的重要組成部分。電阻衰減器用于降低電網(wǎng)電壓到PWM調(diào)制器兼容的范圍，把正弦波輸入轉(zhuǎn)換成一個(gè)離散的PWM波形，并且由CMOS數(shù)字隔離器安全隔離。

展望未來(lái)

光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于發(fā)電領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)。和其他新興技術(shù)一樣，光伏發(fā)電系統(tǒng)將隨著技術(shù)的成熟而迅速變化，其無(wú)疑將持續(xù)發(fā)展，以滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)更高容量、更低成本和更高可靠性的需求。當(dāng)出現(xiàn)這些需求時(shí)，光伏逆變器將在功能性上進(jìn)一步擴(kuò)展，設(shè)計(jì)人員將需要更高集成度、特定應(yīng)用相關(guān)的元器件級(jí)裝置，這將進(jìn)一步促進(jìn)和推動(dòng)CMOS工藝隔離技術(shù)的創(chuàng)新。隨著不斷發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)將變得更加普遍，最終成為公共服務(wù)設(shè)施中的主流，從而大大減少我們對(duì)火力發(fā)電的依賴(lài)。