通過可定制單芯片系統提高光伏逆變器的效率(上)

　　PV逆變器系統

　　PV逆變器系統通常有兩個主要的組成部分：用于實施系統管理任務和控制算法的控制器，以及AC至DC轉換電路?？刂破鞯奶匦匀Q于PV系統的類型和結構以及功能需求。以下章節將更詳細地分析每個組成部分以及它們如何影響整體系統效率。

　　控制器

　　所有PV系統的中心就是控制?？刂破鞯穆氊煱ǎ?br/>　　●電網和系統監控
　　●針對并網發電系統(grid-connected system)，系統與公用電網的同步
　　●輸出功率的品質監控
　　●實現安全性并符合標準和法規的保護功能
　　●數據記錄、固件升級，以及與系統操作人員的通信
　　●對于單獨式系統，當PV產生的電能超過負載需求時，進行電池充電控制
　　●并網PV系統的智能電表

　　控制器的一個額外的相對嚴苛的職責就是運行控制和能源管理算法，比如最大功率點跟蹤(maximum power point tracking，MPPT)、脈寬調制(pulse-width modulation，PWM)和功率因數校正(power factor correction，PFC)。除了嚴苛的計算需求，這些算法會對電源效率產生顯著影響。

　　DC至AC轉換電路

　　DC至AC轉換電路將來自太陽能電池板的原始DC電力轉換為符合公用電網的電壓和電力質量要求的清潔的AC電力。該轉換通過使用一套開關功率器件來完成，比如MOSFET或IGBT。逆變器電路還包括有源濾波電路，減少來自于高頻開關的諧波引起的失真。

　　還有一些可以用于PV轉換電路的配置。這些配置由若干功率處理級、功率解耦類型、各級之間的互連類型，以及電網接口類型來規定。而且，可以使用適合于不同功率水平的各種逆變器架構。

　　在采集太陽能時，轉換器的效率是至關重要的，因而必須采取謹慎的措施來設計。電路效率取決于所使用的拓撲和類型以及所使用元件的工作特性(例如，半導體開關器件、磁性元件和電容器)。

　　此外，增加開關功率器件的電壓應力會引起高開關功率損耗。在逆變器電路中，這些開關和傳導損耗應該通過使用高效的逆變器拓撲，連同能夠運行在高頻下而損耗最小的半導體開關和驅動電路來實現損耗最小化。

　　在MOSFET、超級結(super junction) MOSFET和IGBT功率器件的性能和成本間存在著折衷權衡。通常，MOSFET比IGBT更昂貴，但MOSFET在更高頻率下效率更高。

　　兩種逆變器拓撲已經實現了更高效率，可用于并網集中式逆變器：
　　●高效、可靠的逆變器概念(highly efficient and reliable inverter concept，HERIC)，如圖1所示。
　　●多電平逆變器(一種典型拓撲，如圖2所示)?！　?/p>