本文對這些逆變器中采用的功率電路進行了考察，并推薦了針對開關(guān)和整流器件的最佳選擇。 太陽能逆變器(光電逆變器)的市場正在不斷增長。而這些逆變器需要極高的效率和可靠性�！�  

　　光電逆變器的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示，有三種不同的逆變器可供選擇。太陽光照射在通過串聯(lián)方式連接的太陽能模塊上，每一個模塊都包含了一組串聯(lián)的太陽能電池(太陽能電池)單元。太陽能模塊產(chǎn)生的直流(DC)電壓在幾百伏的數(shù)量級，具體數(shù)值根據(jù)模塊陣列的光照條件、電池的溫度及串聯(lián)模塊的數(shù)量而定。 

　　這類逆變器的首要功能是把輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為一穩(wěn)定的值。該功能通過升壓轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，并需要升壓開關(guān)和升壓二極管。 

　　在第一種結(jié)構(gòu)中，升壓級之后是一個隔離的全橋變換器。全橋變壓器的作用是提供隔離。輸出上的第二個全橋變換器是用來從第一級的全橋變換器的直流直流變換成交流(AC)電壓。其輸出再經(jīng)由額外的雙觸點繼電器開關(guān)連接到交流電電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之前被濾波，目的是在故障事件中提供安全隔離及在夜間與供電電網(wǎng)隔離。 

　　第二種結(jié)構(gòu)是非隔離方案。其中，交流電交流電壓由升壓級輸出的直流電壓直接產(chǎn)生。 

　　第三種結(jié)構(gòu)利用功率開關(guān)和功率二極管的創(chuàng)新型拓撲結(jié)構(gòu)，把升壓和交流電交流產(chǎn)生部分的功能整合在一個專用拓撲中。 

　　盡管太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率非常低，讓逆變器的效率盡可能接近100%卻非常重要。在德國，安裝在朝南屋頂上的3kW串聯(lián)模塊預(yù)計每年可發(fā)電2550 kWh。若逆變器效率從95%增加到96%，每年便可以多發(fā)電25kWh。而利用額外的太陽能模塊產(chǎn)生這25kWh的費用與增加一個逆變器相當。由于效率從95%提高到96%不會使到逆變器的成本加倍，故對更高效的逆變器進行投資是必然的選擇。對新興設(shè)計而言，以最具成本效益地提高逆變器效率是關(guān)鍵的設(shè)計準則。 

　　至于逆變器的可靠性和成本則是另外兩個設(shè)計準則。更高的效率可以降低負載周期上的溫度波動，從而提高可靠性，因此，這些準則實際上是相關(guān)聯(lián)的。模塊的使用也會提高可靠性。 

　　此外，專門為低頻(100Hz)轉(zhuǎn)換而優(yōu)化的開關(guān)對這些拓撲也很有用處。對于任何特定的硅技術(shù)，針對快速轉(zhuǎn)換優(yōu)化的開關(guān)比針對低頻轉(zhuǎn)換應(yīng)用優(yōu)化的開關(guān)具有更高的導(dǎo)通損耗。 

　　2.用于升壓級的開關(guān)和二極管  

　　升壓級一般設(shè)計為連續(xù)電流模式轉(zhuǎn)換器。根據(jù)逆變器所采用的陣列中太陽能模塊的數(shù)量，來選者使用600V還是1200V的器件。

　　功率開關(guān)的兩個選擇是MOSFET和IGBT。一般而言，MOSFET比IGBT可以工作在更高的開關(guān)頻率下。此外，還必須始終考慮體二極管的影響：在升壓級的情況下并沒有什么問題，因為正常工作模式下體二極管不導(dǎo)通。MOSFET的導(dǎo)通損耗可根據(jù)導(dǎo)通阻抗RDS(ON)來計算，對于給定的MOSFET系列，這與有效裸片面積成比例關(guān)系。當額定電壓從600V變化到1200V時，MOSFET的傳導(dǎo)損耗會大大增加，因此，即使額定RDS(ON)相當，1200V的MOSFET也不可用或是價格太高。 

　　對于額定600V的升壓開關(guān)，可采用超結(jié)MOSFET。對高頻開關(guān)應(yīng)用，這種技術(shù)具有最佳的導(dǎo)通損耗。目前市面上有采用TO-220封裝、RDS(ON)值低于100毫歐的MOSFET和采用TO-247封裝、RDS(ON)值低于50毫歐的MOSFET。 

　　對于需要1200V功率開關(guān)的太陽能逆變器，IGBT是適當?shù)倪x擇。較先進的IGBT技術(shù)，比如NPT戰(zhàn)壕和NPT領(lǐng)域停止，都針對降低導(dǎo)通損耗做了優(yōu)化，但代價是較高的開關(guān)損耗，這使得它們不太適合于高頻下的升壓應(yīng)用。 

　　飛兆半導(dǎo)體在舊有NPT平面技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種可以提高高開關(guān)頻率的升壓電路效率的器件FGL40N120AND，具有43uJ和的EOFF，比較采用更先進技術(shù)器件的EOFF為80uJ和A，但要獲得這種性能卻非常困難。FGL40N120AND器件的缺點在于飽和壓降VCE(SAT)(3.0V相對于125oC的2.1V)較高，不過它在高升壓開關(guān)頻率下開關(guān)損耗很低的優(yōu)點已足以彌補這一切。該器件還集成了反并聯(lián)二極管。在正常升壓工作下，該二極管不會導(dǎo)通。然而，在啟動期間或瞬變情況下，升壓電路有可能被驅(qū)使進入工作模式，這