光伏發(fā)電系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，例如把光能轉(zhuǎn)換成電能的光伏面板、機(jī)械、電氣連接器、配件，以及把太陽(yáng)能產(chǎn)生的電輸送到電網(wǎng)過(guò)程中必不可少的太陽(yáng)能逆變器等。

什么是太陽(yáng)能光伏逆變器？

光伏面板把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成直流電，而為了使線路損耗最小化，并且將電能傳輸更遠(yuǎn)距離，直流電必須轉(zhuǎn)換成高壓交流電。太陽(yáng)能光伏逆變器可以實(shí)現(xiàn)上述直流電到交流電的轉(zhuǎn)換，是所有光伏發(fā)電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分。然而，這僅僅是光伏逆變器的關(guān)鍵功能之一。

光伏逆變器還具有電網(wǎng)斷開(kāi)能力，防止光伏發(fā)電系統(tǒng)給未連接的公共服務(wù)系統(tǒng)提供電源；也就是說(shuō)，如果在電網(wǎng)斷開(kāi)期間，逆變器維持在線狀態(tài)，或者在為不可靠的連接提供電源時(shí)，會(huì)引起光伏發(fā)電系統(tǒng)饋電本地公共服務(wù)系統(tǒng)中的變壓器，并在公共服務(wù)系統(tǒng)電線上產(chǎn)生幾千伏電壓，將危及公共服務(wù)設(shè)備操作工人的安全。安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范IEEE1547和UL1741規(guī)定：當(dāng)交流電壓或頻率超過(guò)規(guī)范限度時(shí)，與電網(wǎng)連接的逆變器必須斷開(kāi)，或者當(dāng)電網(wǎng)不再存在時(shí)，必須完全關(guān)閉。當(dāng)重新連接后，逆變器不能立即傳輸電源，需要等到逆變器檢測(cè)到額定公共服務(wù)系統(tǒng)電壓和頻率超過(guò)五分鐘。當(dāng)然，逆變器的職責(zé)不僅如此。

逆變器也用于補(bǔ)償影響電能輸出的環(huán)境因素。例如，光伏面板的輸出電壓和電流對(duì)于溫度和電池單位面積上光照強(qiáng)度（又稱(chēng)為“光強(qiáng)”）的變化是高度敏感的。電池的輸出電壓與電池溫度成反比關(guān)系，而電池電流與光強(qiáng)成正比關(guān)系。這些與其他關(guān)鍵參數(shù)的變化導(dǎo)致最佳逆變電壓/電流工作點(diǎn)顯著移動(dòng)。變頻器通過(guò)采用閉環(huán)控制以維持在所謂的最大功率點(diǎn)（MPP）來(lái)解決上述問(wèn)題，因?yàn)樵谶@個(gè)點(diǎn)上電壓和電流的乘積最大。除此之外，逆變器還支持服務(wù)操作中手動(dòng)和自動(dòng)輸入/輸出斷開(kāi)、電磁干擾/射頻干擾（EMI/RFI）傳導(dǎo)和輻射抑制、接地故障中斷、PC機(jī)兼容的通信接口和更多。逆變器被封裝在一個(gè)堅(jiān)固耐用的盒子中，能夠在室外全功率運(yùn)行25年以上。這真是不小的壯舉！

詳細(xì)介紹

如圖1所示，單相光伏逆變器采用一個(gè)數(shù)字電源控制器和一對(duì)高壓側(cè)/低壓側(cè)（high-side/low-side）門(mén)驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度調(diào)制（PWM）的全橋轉(zhuǎn)換器。全橋拓?fù)渫ǔＳ糜谀孀兤鲬?yīng)用中，因?yàn)樗侨魏伍_(kāi)關(guān)模式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中承載能力最高的。參考圖1A，PWM電壓開(kāi)關(guān)作用在全橋輸出上產(chǎn)生一個(gè)離散的（盡管有些噪聲）60Hz電流波形。高頻噪聲部分被濾波，并產(chǎn)生合適的低振幅60Hz正弦波，如圖1B所示。濾波后的波形通過(guò)輸出變壓器傳輸，此變壓器有三項(xiàng)功能：1）進(jìn)一步平滑交流波形；2）調(diào)制電壓振幅以滿(mǎn)足特定電網(wǎng)需求；3）對(duì)逆變器的直流輸入和高壓交流電網(wǎng)進(jìn)行電氣隔離。

圖1：?jiǎn)渭?jí)、單相逆變器框圖

光伏逆變器設(shè)計(jì)需要充分權(quán)衡，如果權(quán)衡錯(cuò)誤，可能使設(shè)計(jì)師備受煎熬。例如，光伏發(fā)電系統(tǒng)既要可靠運(yùn)行，完全額定輸出達(dá)25年以上，同時(shí)價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力，所以設(shè)計(jì)人員需進(jìn)行成本/可靠性權(quán)衡。光伏發(fā)電系統(tǒng)使用高效率的逆變器，因?yàn)楦咝誓孀兤鞅鹊托誓孀兤鬟\(yùn)行溫度更低，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，并且可以為光伏發(fā)電系統(tǒng)制造商和用戶(hù)節(jié)省更多費(fèi)用。

永無(wú)止境的追求更高效率逆變器則需要更多的設(shè)計(jì)權(quán)衡，這將影響元器件的選擇（主要是門(mén)驅(qū)動(dòng)器、電源開(kāi)關(guān)和磁性元器件，例如變壓器）；PCB構(gòu)造和逆變器封裝熱需求。光伏面板的輸出電壓也隨著陽(yáng)光下的暴露程度不同而變化，因此使逆變器輸入電壓范圍適應(yīng)光伏面板的輸出電壓范圍將非常有用。這又將產(chǎn)生更多的設(shè)計(jì)權(quán)衡，進(jìn)一步影響系統(tǒng)的復(fù)雜性、成本和效率，而這僅僅是硬件部分。現(xiàn)在讓我們來(lái)看看控制方面的問(wèn)題。

逆變器的“大腦”是控制器，通常是數(shù)字功率控制器（DPC）或數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。一般情況下，控制器的固件通過(guò)狀態(tài)機(jī)方式實(shí)現(xiàn)，這是實(shí)現(xiàn)非中斷（失敗）代碼的最有效方法，可以防止執(zhí)行無(wú)意中進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)。固件執(zhí)行是分級(jí)的，服務(wù)高優(yōu)先級(jí)的功