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

什么是太陽能光伏逆變器？

光伏面板把太陽光轉(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距離，直流電必須轉(zhuǎn)換成高壓交流電。太陽能光伏逆變器可以實現(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，如果在電網(wǎng)斷開期間，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，會引起光伏發(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)準規(guī)范IEEE1547和UL1741規(guī)定：當(dāng)交流電壓或頻率超過規(guī)范限度時，與電網(wǎng)連接的逆變器必須斷開，或者當(dāng)電網(wǎng)不再存在時，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到額定公共服務(wù)系統(tǒng)電壓和頻率超過五分鐘。當(dāng)然，逆變器的職責(zé)不僅如此。

逆變器也用于補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于溫度和電池單位面積上光照強度（又稱為“光強”）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/電流工作點顯著移動。變頻器通過采用閉環(huán)控制以維持在所謂的最大功率點（MPP）來解決上述問題，因為在這個點上電壓和電流的乘積最大。除此之外，逆變器還支持服務(wù)操作中手動和自動輸入/輸出斷開、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機兼容的通信接口和更多。逆變器被封裝在一個堅固耐用的盒子中，能夠在室外全功率運行25年以上。這真是不小的壯舉！

詳細介紹

如圖1所示，單相光伏逆變器采用一個數(shù)字電源控制器和一對高壓側(cè)/低壓側(cè)（high-side/low-side）門驅(qū)動器來驅(qū)動脈沖寬度調(diào)制（PWM）的全橋轉(zhuǎn)換器。全橋拓撲通常用于逆變器應(yīng)用中，因為他是任何開關(guān)模式拓撲結(jié)構(gòu)中承載能力最高的。參考圖1A，PWM電壓開關(guān)作用在全橋輸出上產(chǎn)生一個離散的（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。濾波后的波形通過輸出變壓器傳輸，此變壓器有三項功能：1）進一步平滑交流波形；2）調(diào)制電壓振幅以滿足特定電網(wǎng)需求；3）對逆變器的直流輸入和高壓交流電網(wǎng)進行電氣隔離。

圖1：單級、單相逆變器框圖

光伏逆變器設(shè)計需要充分權(quán)衡，如果權(quán)衡錯誤，可能使設(shè)計師備受煎熬。例如，光伏發(fā)電系統(tǒng)既要可靠運行，完全額定輸出達25年以上，同時價格具有競爭力，所以設(shè)計人員需進行成本/可靠性權(quán)衡。光伏發(fā)電系統(tǒng)使用高效率的逆變器，因為高效率逆變器比低效率逆變器運行溫度更低，持續(xù)時間更長，并且可以為光伏發(fā)電系統(tǒng)制造商和用戶節(jié)省更多費用。

永無止境的追求更高效率逆變器則需要更多的設(shè)計權(quán)衡，這將影響元器件的選擇（主要是門驅(qū)動器、電源開關(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)計權(quán)衡，進一步影響系統(tǒng)的復(fù)雜性、成本和效率，而這僅僅是硬件部分。現(xiàn)在讓我們來看看控制方面的問題。

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)字信號處理器（DSP）。一般情況下，控制器的固件通過狀態(tài)機方式實現(xiàn)，這是實現(xiàn)非中斷（失敗）代碼的最有效方法，可以防止執(zhí)行無意中進入一個無限循環(huán)。固件執(zhí)行是分級的，服務(wù)高優(yōu)先級的功