光伏發電系統由多個部分組成，例如把光能轉換成電能的光伏面板、機械、電氣連接器、配件，以及把太陽能產生的電輸送到電網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，直流電必須轉換成高壓交流電。太陽能光伏逆變器可以實現上述直流電到交流電的轉換，是所有光伏發電系統中最關鍵的部分。然而，這僅僅是光伏逆變器的關鍵功能之一。

光伏逆變器還具有電網斷開能力，防止光伏發電系統給未連接的公共服務系統提供電源；也就是說，如果在電網斷開期間，逆變器維持在線狀態，或者在為不可靠的連接提供電源時，會引起光伏發電系統饋電本地公共服務系統中的變壓器，并在公共服務系統電線上產生幾千伏電壓，將危及公共服務設備操作工人的安全。安全標準規范IEEE1547和UL1741規定：當交流電壓或頻率超過規范限度時，與電網連接的逆變器必須斷開，或者當電網不再存在時，必須完全關閉。當重新連接后，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系統電壓和頻率超過五分鐘。當然，逆變器的職責不僅如此。

逆變器也用于補償影響電能輸出的環境因素。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系，而電池電流與光強成正比關系。這些與其他關鍵參數的變化導致最佳逆變電壓/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字電源控制器和一對高壓側/低壓側（high-side/low-side）門驅動器來驅動脈沖寬度調制（PWM）的全橋轉換器。全橋拓撲通常用于逆變器應用中，因為他是任何開關模式拓撲結構中承載能力最高的。參考圖1A，PWM電壓開關作用在全橋輸出上產生一個離散的（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）調制電壓振幅以滿足特定電網需求；3）對逆變器的直流輸入和高壓交流電網進行電氣隔離。

圖1：單級、單相逆變器框圖

光伏逆變器設計需要充分權衡，如果權衡錯誤，可能使設計師備受煎熬。例如，光伏發電系統既要可靠運行，完全額定輸出達25年以上，同時價格具有競爭力，所以設計人員需進行成本/可靠性權衡。光伏發電系統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，持續時間更長，并且可以為光伏發電系統制造商和用戶節省更多費用。

永無止境的追求更高效率逆變器則需要更多的設計權衡，這將影響元器件的選擇（主要是門驅動器、電源開關和磁性元器件，例如變壓器）；PCB構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光伏面板的輸出電壓范圍將非常有用。這又將產生更多的設計權衡，進一步影響系統的復雜性、成本和效率，而這僅僅是硬件部分。現在讓我們來看看控制方面的問題。

逆變器的“大腦”是控制器，通常是數字功率控制器（DPC）或數字信號處理器（DSP）。一般情況下，控制器的固件通過狀態機方式實現，這是實現非中斷（失敗）代碼的最有效方法，可以防止執行無意中進入一個無限循環。固件執行是分級的，服務高優先級的功