逆变器在太阳能发电系统中具有举足轻重的作用

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1、逆变器在太阳能发电系统中具有举足轻重的作用 新兴市场的崛起，往往意味着新机会的诞生。太阳能作为一种新能源能源，为电池制造、电源转换等相关企业提供了发挥的新舞台。由于光伏发电系统产生的电流为直流电，但民用电力以交流供电为主，而且太阳能发电最终将走向并网运行，这就意味着太阳能发电必须通过逆变器将直流电转换为交流电来驱动家用电器等负载。因此，逆变器在太阳能发电系统中具有举足轻重的作用。    逆变器的主要功能是将电源的可变直流电压输入转变为无干扰的交流正弦波输出，既可供设备使用，也可反馈给电网。除了实现交直流的转换之外，逆变器还能执行其它功能，如将电路断开，避免电路因电

2、流突波而损坏，此外还能为电池充电、对数据的使用和性能进行存储，以及跟踪最大功率点(MPPT)等，以尽可能提高发电的效率。    尽管近年来太阳能电池制造企业一直致力于提高太阳能电池的光电转换效率，但是就2010年2月太阳能电池的最高光电转换效率来看，15cm×15cm厚200μm的太阳能电池也只能实现19.3%的转换效率。由于太阳能面板的光电转换效率相对低(平均约在15%左右)，所以，从太阳能面板尽可能多获得输出功率的重任就落在了逆变器身上。    太阳能逆变器性能提高更依赖于功率开关器件,想获得高效的交流输出电压和电流，就需要正确选择功率器件。中国目前主要发展的

3、是中大功率太阳能发电系统，金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法规定，单个项目装机容量不低于300kWp。随着单机功率增大，太阳能逆变器受技术和器件限制，电路形式就比较单一，主要还是三相逆变桥，提高能源效率的重任就落在了功率器件上，其器件本身的性能和设计使用是关键。    在中小功率的太阳能逆变器中不少公司拥有自己的专利电路结构，新一代功率器件使得这些电路如虎添翼，效率、可靠性等各方面性能都有了很大提高。英飞凌为太阳能应用开发了一系列产品，如大功率三电平模块Easy和Econo4系列，产品范围50A～300A650V；高速IGBT和碳化硅二极管PrimePACK模

4、块，规格为600A1200V。这些功率器件有助于推动100KW以上的太阳能逆变器效率达到一个更高的水平。此外，英飞凌的构槽栅场终止技术FieldStopIGBT、CoolMOS、碳化硅二极管SiC在高能效的太阳能逆变器也有出色的表现。    IR也是太阳能技术的先驱。AlbertoGuerra介绍，早在60年代初期，IR生产的太阳能电池片便用于首个卫星之上，甚至用来驱动首辆太阳能电动汽车。时至今日，IR为太阳能业界提供多元化的功率管理产品，特别是家用、商用及公用业务级别应用的串式逆变器。IRMOSFET及IGBT技术发挥了先进的效能，可用于不同的太阳能逆变器拓朴，

5、如单相和三相的设计，帮助系统减低功率耗散。IR的IGBT产品能够全面照顾以上各种朴拓的性能要求，功率范围覆盖5KW至30KW及以上，电压范围在600V至1200V。    对于熟悉功率管理的工程师而言，设计太阳能发电系统的逆变器有什么要点需要额外注意？首先，就现有光伏系统逆变器的使用情况来看，它们一般只能使用5到10年，而光伏电池板的使用寿命长达25年，逆变器成为光伏系统中可靠性最低的组件。   IR的AlbertoGuerra提出，设计师必须考虑光伏系统逆变器的使用寿命。太阳能逆变技术业界对于产品寿命有很高的期望，一般都能保证20至25年的使用期，因此特别着重每

6、种元件的可靠性。尽管半导体元件通常都达到这种可靠性水平，但对于无源元件来说却有可能是一个挑战，特别是电容器。AlbertoGuerra进一步指出克服该挑战的解决之道为采用电路拓朴解决方案(软开关相对于硬开关)，在一定程度上可以减少这些元件所承受的应力，满足太阳能业界相对于传统功率管理应用的特别需要。他还特别提示设计者选择器件时需要特别注意半导体特性，包括电压范围或开关速度。其次，太阳能发电受制于建设成本高而发展迟滞，从经济帐上来看总发电成本也并不环保。效率是最重要的指标，提高太阳能逆变器的效率可以节约电流转换中所损失的能量，进而降低太阳能发电的生产成本。提高效率，

7、器件的设计使用也是非常关键。如何发挥IGBT模块的优势与系统设计工程师设计也密切相关，例如设计中应努力减小功率电路的寄生电感，把IGBT驱动得稳定一些、更快一些，这都直接影响着系统效率。为此，英飞凌为风力发电和太阳能提供功率单元的整体设计方案，如PrimeStack和MODStack产品，可用于几十千瓦到8兆瓦的逆变器。    目前，逆变器效率可以达到97.2%左右，继续提高的效率空间也极其有限。一些公司尝试以其他方式改善太阳能发电的效率，其中以TI推出的“微逆变器”和NS的“电源优化器”最具代表。    传统逆变器与多个太阳能电池模块串联的结构，存在因日照不均、

8、电池性能不