1、微型逆變器相關資料目 錄第 17 頁 共 18 頁一、微型逆變器（一）微型逆變器簡介什么是微型逆變器？其發展歷程如何？為何會出現此種產品？應該如何使用（是否要與其他產品配套使用）？最先是由誰研發出來的？是否是某些企業的研發成果？還是國家的研究機構研發出來的？目前的研究情況如何？是否已可達到批量生產？目前有哪些廠家（簡要列舉，在后面再詳細介紹）？概述：普通太陽能光伏系統都是由許多緊密相連的太陽能電池板組成。這些電池板先分組串聯，再將不同的串聯電池組并聯起來形成電池陣列。（這樣，當有局部陰影或碎礫等遮蔽光伏系統時，存在著如果有因日照不均以及特性不均等導致輸出功率下降的模塊，整體的輸出功率就會大幅降

2、低的問題。假如串聯中的任何某個電池發生故障，也會導致整個電池組失效。）太陽能電池板陣列產生的直流電流到位于電池板側旁的逆變器。逆變器有兩個基本功能：一方面是為完成DC/AC轉換的電流連接到電網，另一方面是找出最佳的操作點以優化太陽能光伏系統的效率。對于特定的太陽光輻射、溫度及電池類型，太陽能光伏系統都相應有唯一的最佳電壓及電流，從而使光伏系統產生最大的能量。如果光伏系統在非最佳電壓及電流水平下運行，系統的效率就非常低，白白浪費采集太陽能的良機。太陽能光伏微型逆變器是一種轉換直流從單一太陽能電池組件至交流電的裝置。微型逆變器的直流電源轉換是從一個單一的太陽能模塊交流，各個太陽能電池模塊配備逆變器

3、及轉換器功能，每塊組件可單獨進行電流的轉化，所以這被稱之為“微型逆變器”及“微型轉換器”。微型逆變器能夠在面板級實現最大功率點跟蹤（MPPT），擁有超越中央逆變器的優勢。這樣可以通過對各模塊的輸出功率進行優化，使得整體的輸出功率最大化。此外，與通信功能組合，還可用于監視各個模塊的狀態，檢測出出現故障的模塊。歷程：在大規模部署的太陽能并網發電廠中，光伏電池板的數量很大，為此，TI公司提出了“微型逆變器”的概念，它既能夠在較寬的范圍內掃描各個獨立的太陽能電池板的峰值功率點，避免把局部峰值作為MPP點，同時，又能夠提高最大功率點輸出跟蹤的效率。TI提出的這種系統的架構對于DC/DC轉換器、DC/AC

4、轉換器以及控制器、通信接口的需求也非常大。在過去的幾年里，美國國家半導體實驗室的研究人員一直在積極研究太陽能發電系統的效率問題。一個解決方案就是所謂的“微型逆變器”?？墒?，影響光伏系統的關鍵因素是可靠性、成本和效率。微型逆變器并不能全面地平衡這幾個關鍵因素。過去，太陽能電池板被定為無源電子組件，主要原因是太陽能電池板沒有包含任何具備智能及可靠的有源電子組件。但這種情況現在已經發生變化。此外，當考慮到成本和效率因素時，更沒必要為每塊電池板都加裝電網接口。實際上，現行光伏系統迫切需要優化功能。而這個功能可通過若干個可靠及精密的集成電路來實現。憑借50年的集成電路開發和銷售經驗，美國國家半導體將微型

5、優化器的專業知識帶到太陽能領域。2009年，美國國家半導體公司宣布推出太陽能產業有史以來首款光電板專用的SolarMagic 芯片組。這宣告了“智能型太陽能發電系統”全新時代的來臨。普通的太陽能光伏系統架構都極易受到實際操作環境的影響。例如只要幾塊電池板有陰影或樹葉遮蔽，整個系統的發電量便會大幅地下跌。具體來說，只要有10%的電池板面積被遮蓋，系統的總發電量便會下跌50%。而且隨著時間的推移，被遮蔽的電池板面積會越來越大，太陽能系統的效率會受到嚴重的影響。采用SolarMagic技術則可將挽回57%的發電損失。從發電系統的角度來看，光伏并網在技術上的重點在于以下兩個方面。一是從光伏系統的角度來

6、看，光伏行業面臨的最大挑戰之一是太陽能面板的陰影問題。二是從功率器件的角度來看，由于主要的光伏系統廠商擁有各自的光伏逆變應用專利拓撲，半導體供應商必須開發專用的產品。例如，由于需要提高輸入電壓以獲得更高的效率，所以必須使用650V或以上MOSFET/IGBT。此外也需要使用SiCSBD作為成套解決方案。另外，要擴大10kW以上市場份額，就必須使用IGBT/SPM模塊。對于10kW以下并網光伏逆變器解決方案，飛兆半導體提供場截止（FS）IGBT和SupreMOSMOSFET器件，具備進入這一高性能市場所需的低EOFF優勢和高可靠性。對于微型逆變器，飛兆半導體擁有中等電壓MOSFET和SupreM

7、OS技術，可為這類應用提供卓越性能。除了功率半導體之外，對各模塊的輸出功率進行優化的控制IC，以及傳遞各模塊狀況的通信IC的重要性也將日益提高。微控制器要運行MPPT算法，以調節太陽能電池板的方向、輸出的直流電壓和電流，使之獲得峰值功率輸出，就需要采用微控制器以及傳感器來跟蹤太陽方位角以及高度角。（二）微型逆變器的關鍵技術最大功率點跟蹤（MPPT）以及MPPT算法智能調節太陽能發電板的工作電壓，使太陽能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點，從而提高了對太陽能板發電功率的利用率。MPPT 算法主要有三種：擾動觀察法、電導增量法和恒定電壓法。擾動觀察法 (P&O) 最為常見。該算法以特定

8、方向對工作電壓進行微擾，然后對 dP/dV 進行采樣。如果 dP/dV 為正，則算法知道其朝 MPP 方向調節了電壓。然后，繼續以該方向調節電壓，直到 dP/dV 為負。電導增量 (INC) 法使用 PV 陣列的增量電導dI/dV 來計算 dP/dV 的符號。相比 P&O，INC 快速追蹤變化的光照條件更加準確。然而，與 P&O 相同，它會產生振蕩，并會在快速變化的空氣條件影響下變得混亂不清。另一個缺點是，其高復雜性增加了計算時間，并降低了采樣頻率。第三種方法是恒定電壓法，其利用這樣一個事實：一般而言，VMPP/VOC 的比約等于 0.76。這種方法所出現的問題在于它要求立刻設

9、置 PV 陣列電流為 0 來測量陣列的開路電壓。這樣，陣列的工作電壓便被設置為這一測量值的 76%。但是，在這期間，陣列被斷開，浪費掉了有效能源。同時還發現，76% 開電路電壓是一個非常接近值的同時，它卻并非總是與 MPP 一致。由于沒有一個能夠成功地滿足所有常用情景要求的 MPPT 算法，因此許多設計人員都會走一些彎路，它們對系統進行環境條件評估然后選擇最佳的算法。實際上，有許多 MPPT 算法可以用，并且太陽能板廠商提供其自己的算法也很常見。對于一些廉價的控制器來說，執行 MPPT 算法會是一項難以完成的任務。因為，除 MCU 的正?？刂乒δ芤酝猓惴ㄟ€要求這些控制器擁有高性能的計算能力。

10、先進的 32 位實時微控制器（例如：TI C2000 平臺中的一些微控制器）就適用于眾多太陽能應用。二、廠家動態（一）國外企業1、SMA公司（德國）（1）基本情況SMA是光伏逆變器的全球市場領導者，產品應用遍及全球，已經在全世界四大洲的九個國家設立了分公司。SMA并網和獨立運行逆變器在中國的應用已經有七年多的時間，截至目前，已經在包括香港和臺灣在內的二十多個省市地區完成了五百多個項目。2009年，SMA公司光伏逆變器銷售量達到了3400兆瓦，約占世界逆變器總銷售量的40%，創造了高達9.34億歐元的銷售額，連續幾年保持著超過100%的增長速度，且在未來數年仍會保持強勁的增長態勢。（2）研發/生

11、產現狀在微型逆變器技術方面，SMA將采用OKE的技術開發自己的產品線。這使得SMA成為全球唯一一家包含各種現存逆變器技術產品線的廠商，可操作各種尺寸的太陽能光伏系統，并采用最有的技術系統配置。（3）市場動態SMA Solar Technology AG (SMA) 宣布向OKE-Services公司購買微型逆變器技術平臺。SMA計劃在今后的幾年里進一步開發該項技術并最終實現微型逆變器的產業化。2、EnphaseEnergy科技有限公司（美國）（1）基本情況太陽能微逆變器發明制造商Enphase2008年開始微型逆變器商業化的量產，至今已經售出30多萬件微型逆變器。（2）市場動態太陽能微逆變器發

12、明制造商Enphase能源宣布，公司最新一輪6300萬美元融資完成。Enphase說，擁有這些資金，公司將能夠加快產品開發，推出全球擴張計劃，并加強其資產平衡性。3、Kaco新能源股份有限公司市場份額則為30%（1）基本情況KACO是德國知名的逆變器專業生產廠商，是全球逆變器第二大品牌，以轉換效率高，性能穩定，保質期長等優質的性能深受國內顧客的喜愛。近年來，由于光伏市場在德國的快速發展， KACO利于自己多年逆變器研究&生產的技術和經驗，開發出總類豐富，質量卓越的太陽能逆變器。公司2009年逆變器銷售900MW,比前年的480MW增長近一倍，占全球市場份額為30%。（2）研發

13、/生產現狀基于美國市場將成為繼歐洲之后，另一個太陽能需求強大的地區，KACO為拓展美國市場，研發出一系列的高功率太陽能逆變器產品，并在韓國設立高功率的研發中心，此次獲得Intertek的ETL證書，對KACO拓展美國市場帶來極大的助益。（3）市場動態基于中國迅速的光伏逆變器需求，德國KACO公司近日宣布與國內系統集成商昆山中洋實業聯合，2010年起全面進軍中國光伏市場。正是瞄準了中國正在崛起的巨大市場潛力，KACO公司決定進一步在中國實施其全球擴張策略，經過幾番考察，選擇位于昆山的系統集成商中洋實業進行戰略合作。“國內的逆變器轉換效率，結構工藝和逆變器的穩定性上與國際品牌存在一定的差距，若中國

14、上網電價補貼實施，逆變器的轉換效率更為重要，這是我們最終選擇中國的主要原因。” 4、Fronius集團（奧地利）（1）基本情況 奧地利伏能士（Fronius)國際公司創立于1945年，1992年設立太陽能電子部進行太陽能并網逆變器的研發、生產和銷售。2008年公司全球營業額3.7億歐元，全年研發投入高達2500萬歐元，有效專利585件。自2006 年起，伏能士（Fronius)公司成為太陽能并網逆變器世界上排名第二的生產商。公司總部位于奧地利，在中國授權北京綠洲協力新能源科技有限公司作為代理商負責伏能士（Fronius)公司太陽能并網逆變器的銷售、安裝、調試、售后服務、維修和技術支持

15、。5、Xantrex科技有限公司（加拿大）（1）基本情況Xantrex技術有限公司是在可再生、可編程和移動供電市場中進行先進電源產品及系統開發、生產和營銷的全球領先企業，是全球太陽能和風能逆變器市場中的三大廠商之一，具備強大的增長潛力：在前景廣闊的北美太陽能逆變器市場中居于領導地位。Xantrex總部位于加拿大溫哥華，在美國、德國、西班牙和英國設有工廠，在中國也成立有一家合資公司。Xantrex的高增長潛力和可實現的顯著協同預計能夠在2011年創造4.70億美元的總銷售額。（二）國內企業就中國而言，中國光伏變頻器整體企業在轉換效率、結構工藝、做工、穩定性上跟國外最先進水平有一定差距，小功率技術

16、水平基本跟國外處于相同水平。合肥陽光電源是中國最大新能源電源供應商，產品涵蓋風力、光伏、電力系統電源，產品成功運用于國內眾多大型示范工程， 2009年光伏逆變器出貨量約80MW。1、合肥陽光電源（1）基本情況合肥陽光電源有限公司是一家專注于太陽能、風能等可再生能源電源產品研發、生產和銷售的高新技術企業。主要產品有光伏逆變器和控制器、風機變流器、回饋式節能負載、電力系統電源等，并提供系統解決方案的設計及技術服務，是我國最大的光伏電源產品的研發生產企業，也是我國光伏和風力發電行業為數極少的掌握多項核心技術并擁有完全自主知識產權的企業之一。每年將不少于銷售收入10%投入研發。2002年起到

17、2005年間，在國家“送電到鄉工程”光伏/風能獨立電站建設項目中，陽光電源生產的光伏控制器和逆變器以最優的性價比占領了國內市場份額的70%，僅此一項就為公司帶來了7000多萬元的銷售收入（2）現狀陽光電源在保持國內領先的同時，積極拓展國際市場。產品先后成功應用于上海世博會、敦煌10MW光伏電站、寧夏太陽山10MW光伏電站、杭州節能環保產業園光伏電站、北京奧運鳥巢、上海臨港大型光伏發電項目、東汽集團風電項目、內蒙古通遼風場項目、湘電集團風電項目、國家送電到鄉工程、南疆鐵路、廣州白云機場等眾多的國內重大工程項目；產品現已通過TÜV、CE、UL、DK5940、CSA、CEC等多項國際認證，

18、批量銷往意大利、西班牙、英國等歐洲國家，并遠銷美洲、非洲及東南亞地區。（3）市場動態2007年，公司引進外資并順利改制為中外合資企業。陽光電源一直堅持并重視自主創新，先后承擔了國家“十一五”863計劃等10多個光伏、風電領域的重大科研課題，取得了一系列重大科研成果，產品多次填補國內空白。能源局領導李福龍對陽光電源在光伏逆變器、風能變流器領域所取得的諸多創新成果和產業化應用成績表示贊賞。 三、市場分析雖然微型逆變器在全球逆變器市場仍然只占有小份額。微型逆變器和分布式最大功率點跟蹤（MPPT）解決方案作為光伏逆變器市場的新興領域，預計將會大幅增長，2010年到2015年的年均復合增長率可

19、達77。供貨量便有望超過現有逆變器。美國iSuppli預測，原有逆變器的供貨量2012年為130萬140萬臺，而微型逆變器和微型轉換器的合計供貨量2012年將達到約800萬臺。目前美國已有風險企業等多家企業對微型逆變器和微型轉換器展開開發。 IR的AlbertoGuerra預測，在未來幾年中，太陽能工程的市場每年的增長率將達到20%到30%。相應地，太陽能逆變器的價格也會隨之下降。由于逆變器的成本占整體太陽能系統成本的15%到20%，因為存在更大的市場需求而得到價格支持。中國政府安排預算12.7億元，逆變器補貼國內光電建筑應用示范項目共111個，總規模為91兆瓦，示范工程分布在中國的30個省、

20、市、自治區，重點向產業基礎好、陽光資源豐富的江蘇、浙江、內蒙、河南等省傾斜，重點引導光電建筑一體化發展，逆變器重點扶持技術先進的光伏產品推廣應用。為鼓勵可再生能源的發展,中國政府今年3月份啟動了關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見、太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法（簡稱“屋頂計劃”）,對建筑用太陽能產品實施補貼太陽能屋頂計劃。繼“屋頂計劃”出臺4個月后，中國財政部、科技部、國家能源局聯合印發了關于實施金太陽示范工程的通知，計劃在2-3年內，政府補助不低于500兆瓦的光伏發電示范項目，加快中國國內光伏發電的產業化和規?；l展。與此同時的各地政府也紛紛出臺政策刺激光伏電站的發展，杭州

21、市提出“陽光屋頂”計劃，廣州，南昌，無錫，保定，上海紛紛提出了本地的光伏電站發展規劃，中國光伏最發達的江蘇省率先出臺了太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法，其中規定，通過3年努力，力爭在全省建成光伏并網發電裝機容量400兆瓦。附錄：逆變器的功能要求 太陽能交流發電系統是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發電系統則不包括逆變器。逆變器是一種電源轉換裝置，逆變器按激勵方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經過調制、濾波、升壓等，得到與照明負載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統終端用

22、戶使用。有了逆變器，就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。 逆變器的類型 （一）按應用范圍分類： （1）普通型逆變器 直流12V或24V輸入，交流220V、50Hz輸出，功率從75W到5000W,有些型號具有交、直流轉換即UPS功能。 （2）逆變/充電一體機 在此類逆變器中，用戶可以使用各種形式的電源為交流負載供電：有交流電時，通過逆變器使用交流電為負載供電，或為蓄電池充電；無交流電時，用蓄電池為交流負載供電。它可與各種電源結合使用：如蓄電池、發電機、太陽能電池板和風力發電機等。 （3）郵電通信專用逆變器 為郵電、通信提供高品質的48V逆變器，其產品質量好、可靠性高、模塊式（模塊為1KW）逆變器

23、，并具有N+1冗余功能、可擴充（功率從2KW到20KW）。 （4）航空、軍隊專用逆變器 此類逆變器為28Vdc輸入，可提供下列交流輸出：26Vac、115Vac、230Vac，其輸出頻率可為：50Hz、60Hz及400Hz,輸出功率從30VA到3500VA不等。還有供航空專用的DC-DC轉換器及變頻器。 （二）按輸出波形分類： （1）方波逆變器 方波逆變器輸出的交流電壓波形為方波。此類逆變器所使用的逆變線路也不完全相同，但共同的特點是線路比較簡單，使用的功率開關管數量很少。設計功率一般在百瓦至千瓦之間。方波逆變器的優點是：線路簡單、價格便宜、維修方便。缺點是由于方波電壓中含有大量高次諧波，在帶

24、有鐵心電感或變壓器的負載用電器中將產生附加損耗，對收音機和某些通訊設備有干擾。此外，這類逆變器還有調壓范圍不夠寬，保護功能不夠完善，噪聲比較大等缺點。 （2）階梯波逆變器 此類逆變器輸出的交流電壓波形為階梯波，逆變器實現階梯波輸出也有多種不同線路，輸出波形的階梯數目差別很大。階梯波逆變器的優點是，輸出波形比方波有明顯改善，高次諧波含量減少，當階梯達到17個以上時輸出波形可實現準正弦波。當采用無變壓器輸出時，整機效率很高。缺點是，階梯波疊加線路使用的功率開關管較多，其中有些線路形式還要求有多組直流電源輸入。這給太陽電池方陣的分組與接線和蓄電池的均衡充電均帶來麻煩。此外，階梯波電壓對收音機和某些通

25、訊設備仍有一些高頻干擾。 （3）正弦波逆變器 正弦波逆變器輸出的交流電壓波形為正弦波。正弦波逆變器的優點是，輸出波形好，失真度很低，對收音機及通訊設備干擾小，噪聲低。此外，保護功能齊全，整機效率高。缺點是：線路相對復雜，對維修技術要求高，價格較貴。 上述三種類型逆變器的分類，有利于光伏系統和風力發電系統設計人員和用戶對逆變器進行識別和選型。實際上，波形相同的逆變器在線路原理，使用器件及控制方法等等方面仍有很大區別。 主要性能參數 描述逆變器性能的參量和技術條件很多，這里僅就評價逆變器時常用的技術參數做一扼要說明。 a使用環境條件逆變器正常使用條件：海拔高度不超過1000m，空氣溫度0+40。b

26、直流輸入電源條件輸入直流電壓波動范圍：蓄電池組額定電壓值的±15%。c額定輸出電壓在規定的輸入電源條件下，輸出額定電流時，逆變器應輸出的額定電壓值。電壓波動范圍：單相220V±5%，三相380±5%。d額定輸出電流在規定的輸出頻率和負載功率因數下，逆變器應輸出的額定電流值。e額定輸出頻率在規定的條件下，固定頻率逆變器的額定輸出頻率為50Hz：頻率波動范圍：50Hz±2%。f最大諧波含量正弦波逆變器，在阻性負載下，輸出電壓的最大諧波含量應10%。g過載能力在規定的條件下，在較短時間內，逆變器輸出超過額定電流值的能力。逆變器的過載能力應在規定的負載功率因數下

27、，滿足一定的要求。h效率在額定輸出電壓、輸出，乜流和規定的負載功率因數下，逆變器輸出有功功率與輸入有功功率(或直流功率)之比。i負載功率因數逆變器負載功率因數的允許變化范圍，推薦值0.71.0。j負載的非對稱性在10%的非對稱負載下，固定頻率的三相逆變器輸出電壓的非對稱性應10%。k輸出電壓的不對稱度在正常工作條件下，各相負載對稱，輸出電壓的不對稱度應5%。l起動特性在正常工作條件下，逆變器在滿載負載和空載運行條件下，應能連續5次正常起動。m保護功能逆變器應設置：短路保護、過電流保護、過電壓保護、欠電壓保護及缺相保護。n干擾與抗干擾逆變器應在規定的正常工作條件下，能承受一般環境下的電磁干擾。逆

28、變器的抗干擾性能和電磁兼容性應符合有關標準的規定。o噪聲不經常操作、監視和維護的逆變器，應95db；經常操作、監視和維護的逆變器，應80db。p顯示逆變器應設有交流輸出電壓、輸出電流和輸出頻率等參數的數據顯示，并有輸入帶電、通電和故障狀態的信號顯示。 確定逆變器技術條件： 在光伏/風力互補系統選用逆變器時，首要的是確定逆變器如下幾個最主要的技術參數：輸入直流電壓范圍，如DC24V、48V、110V、220V等；額定輸出電壓，如三相380V，還是單相220V；輸出電壓波形，如正弦波、梯形波或方波。利用微型逆變器優化太陽能系統的設計對于優化太陽能系統的效率和可靠性而言，一種較新的手段是采用連接到每

29、個太陽能板上的微型逆變器(micro-inverter)。為每塊太陽能面板配備單獨的微型逆變器使得系統可以適應不斷變化的負荷和天氣條件，從而能夠為單塊面板和整個系統提供最佳轉換效率。微型逆變器架構還可簡化布線，這也就意味著更低的安裝成本。通過使消費者的太陽能發電系統更有效率，系統“收回”采用太陽能技術的最初投資所需的時間會縮短。電源逆變器是太陽能發電系統的關鍵電子組件。在商業應用中，這些組件連接光伏(PV)面板、儲存電能的電池以及本地電力分配系統或公用事業電網。圖1顯示的是一個典型的太陽能逆變器，它把來自光伏陣列輸出的極低的直流電壓轉換成電池直流電壓、交流線路電壓和配電網電壓等若干種電壓。在一

30、個典型的太陽能采集系統中，多個太陽能板并聯到一個逆變器，該逆變器將來自多個光伏電池的可變直流輸出轉換成干凈的50Hz或60Hz正弦波逆變電源。此外，還應該指出的是，圖1中的微控制器(MCU)模塊TMS320C2000或MSP430通常包含諸如脈寬調制(PWM)模塊和A/D轉換器等關鍵的片上外設。圖1：傳統電源轉換架構包含一個太陽能逆變器，它從PV陣列接收低DC輸出電壓并產生AC線路電壓。設計的主要目標是盡可能提高轉換效率。這是一個復雜且需反復的過程，它涉及最大功率點跟蹤算法(MPPT)以及執行相關算法的實時控制器。最大化電源轉換效率未采用MPPT算法的逆變器簡單地將光伏模塊與電池直接連接起來，

31、迫使光伏模塊工作在電池電壓。幾乎無一例外的是，電池電壓不是采集最多可用太陽能的理想值。 圖2說明了典型的75W光伏模塊在25電池溫度下的傳統電流/電壓特性。虛線表示的是電壓(PV VOLTS)與功率(PV WATTS)之比。實線表示的是電壓與電流(PV AMPS)之比。如圖2所示，在12V時，輸出功率大約為53W。換句話說，通過將光伏模塊強制工作在12V，輸出功率被限制在約53W。但采用MPPT算法后，情況發生了根本變化。在本例中，模塊能實現最大輸出功率的電壓是17V。因此，MPPT算法的職責是使模塊工作在17V，這樣一來，無論電池電壓是多少，都能從模塊獲取全部75W的功率。高效DC

32、/DC電源轉換器將控制器輸入端的17V電壓轉換為輸出端的電池電壓。由于DC/DC轉換器將電壓從17V降至12V，本例中，支持MPPT功能的系統內電池充電電流是：(VMODULE/VBATTERY)×IMODULE，或(17V/12V)×4.45A =6.30A。假設DC/DC轉換器的轉換效率是100，則充電電流將增加1.85A(或42)。雖然本例假設逆變器處理的是來自單個太陽能面板的能量，但傳統系統通常是一個逆變器連接多個面板。取決于應用的不同，這種拓撲既有優點又有缺點。MPPT算法主要有三種類型的MPPT算法：擾動-觀察法、電導增量法和恒定電壓法。前兩種方法通常稱為“爬山

33、”法，因為它們基于如下事實：在MPP的左側，曲線呈上升趨勢(dP/dV>0)，而在MPP右側，曲線下降(dP/dV <0)。擾動-觀察(PO)法是最常用的。該算法按給定方向擾動工作電壓并采樣dP/dV。如果dP/dV為正，算法就“明白”它剛才是在朝著MPP調整電壓。然后，它將一直朝這個方向調整電壓，直到dP/dV變負。PO算法很容易實現，但在穩態運行中，它們有時會在MPP附近產生振蕩。而且它們的響應速度也慢，甚至在迅速變化的氣候條件下還有可能把方向搞反。電導增量(INC)法使用光伏陣列的電導增量dI/dV來計算dP/dV的正負。INC能比PO更準確地跟蹤迅速變化的光輻照狀況。但與P

34、&O一樣，它也可能產生振蕩并被迅速變化的大氣條件所“蒙騙”。其另一個缺點是，增加的復雜性會延長計算時間并降低采樣頻率。第三種方法“恒壓法”則基于如下事實：一般來說，VMPP/VOC0.76。該方法的問題來源于它需要瞬間把光伏陣列的電流調為0以測量陣列的開路電壓。然后，再將陣列的工作電壓設置為該測定值的76。但在陣列斷開期間，可用能量被浪費掉了。人們還發現，雖然開路電壓的76是個很好的近似值，但也并非總是與MPP一致。由于沒有一個MPPT算法可以成功地滿足所有常見的使用環境要求，許多設計工程師會讓系統先評估環境條件再選擇最適合當時環境條件的算法。事實上，有許多MPPT算法可用，太陽能面板

35、制造商提供他們自己算法的情況也屢見不鮮。對廉價控制器來說，除了MCU本份的正?？刂乒δ芡?，執行MPPT算法絕非易事，該算法需要這些控制器具有高超的計算能力。諸如德州儀器C2000平臺系列的先進32位實時微控制器就適合于各種太陽能應用。電源逆變器使用單個逆變器有許多好處，其中最突出的是簡單和低成本。采用MPPT算法和其它技術提高了單逆變器系統的效率，但這只是在一定程度上。根據應用的不同，單個逆變器拓撲的缺點會很明顯。最突出的是可靠性問題：只要這個逆變器發生故障，那么在該逆變器被修好或更換前，所有面板產生的能量都浪費掉了。即使逆變器工作正常，單逆變器拓撲也可能對系統效率產生負面影響。在大多數情況下

36、，為達到最高效率，每個太陽能電池板都有不同的控制要求。決定各面板效率的因素有：面板內所含光伏電池組件的制造差異、不同的環境溫度、陰影和方位造成的不同光照強度(接收到的太陽原始能量)。與整個系統使用一個逆變器相比，為系統內每個太陽能電池板都配備一個微型逆變器會再次提升整個系統的轉換效率。微型逆變器拓撲的主要好處是，即便其中一個逆變器出現故障，能量轉換仍能進行。采用微型逆變器的其它好處包括能夠利用高分辨率PWM調整每個太陽能板的轉換參數。由于云朵、陰影和背陰會改變每個面板的輸出，為每個面板配備獨有的微型逆變器就允許系統適應不斷變化的負載情況。這為各面板及整個系統都提供了最佳轉換效率。微型逆變器架構

37、要求每個面板都有一個專用MCU來管理能源轉換。不過，這些附加的MCU也可被用來改善系統和面板的監測。例如，大型的太陽能發電場就受益于面板間的通信以幫助保持負載平衡并允許系統管理員事先計劃有多少能量可用，以及用這些能量做什么。不過，為充分利用系統監測的好處，MCU必須集成片上通信外圍設備(CAN、SPI、UART等)以便簡化與太陽能陣列內其它微型逆變器的接口。在許多應用中，使用微型逆變器拓撲可以顯著提高系統整體效率。在面板級，效率有望提升30。但由于各應用差異很大，系統級改善的“平均”百分比并沒多大意義。應用分析當評估微型變頻器在具體應用中的價值時，應從幾個方面考慮拓撲結構。在小型應用中，各面板

38、有可能面臨基本相同的光照、溫度和陰影等條件。因此，微型逆變器在提升效率方面作用有限。為使各面板工作在不同電壓以獲得最高能效，要求采用DC/DC轉換器使各面板的輸出電壓統一于儲能蓄電池的工作電壓。為盡可能降低制造成本，可把DC/DC轉換器和逆變器設計成一個模塊。用于本地電源線路或連接配電網的DC/AC轉換器也可被整合進該模塊。太陽能面板必須要互相通信，這會增加導線和復雜性。這是對在模塊中包含進逆變器、DC/DC轉換器和太陽能電池板的另一個爭論點。每個逆變器的MCU仍然必須有足夠能力來運行多個MPPT算法以適應不同的操作環境。采用多個MCU會加大整體系統的材料成本。每當考慮改變架構時都會關注其成本

39、。為滿足系統的價格目標，為每個面板都配備一個控制器意味著該控制器的成本必須要有競爭力、外形較小，但仍能同時處理所有的控制、通信和計算任務。片上集成恰當的控制外設以及高模擬集成度是保證系統低成本的兩個基本要素。為執行針對優化轉換、系統監控和能量存儲各環節中的效率所開發出的算法，高性能也是必需的。使用除可滿足微型逆變器本身要求之外，還可處理包括AC/DC轉換、DC/DC轉換以及面板間通訊等整個系統大部分要求的MCU，可以減少因使用多個MCU所導致的成本增加。MCU特性 仔細權衡這些高層次要求是確定MCU需要哪些功能的最好方法。例如，當并聯面板時需要負載平衡控制。所選MCU必須能檢測負載電流以及能通過開/關輸出MOSFET升高或降低輸出電壓。這需要一個高速片上ADC來采樣電壓和電流。微型逆變器設計沒有“一成不變”的模式。這意味著設計者必須有能力和創新精神采用新技巧、新技術，特別是在面板間和系統間的通