开展逆变器技能是太阳能运用提出的要求，本文介绍了太阳能逆变器的原理及架构，侧重介绍了IGBT和MOSFET技能，完结智能操控是开展太阳能逆变器技能的要害。
一、太阳能对逆变器的要求
经过太阳能光伏技能将太阳辐射转化成电能是现在市面上最有用也是最具开展潜力的可再生能源技能。现在，一般太阳能光伏体系都是由许多严密相连的太阳能电池板组成。这些电池板先分组串联，再将不同的串联电池组并联起来构成电池阵列。
现在我国光伏发电体系首要是直流体系，行将太阳电池宣布的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区运用较多的太阳能户用照明体系以及远离电网的微波站供电体系均为直流体系。此类体系结构简略，本钱低价，但由于负载直流电压的不同（如12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ等），很难完结体系的规范化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为沟通负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为产品进入商场。光伏发电最终将完结并网运转，这就有必要选用老练的商场形式，往后沟通光伏发电体系必将成为光伏发电的干流。
太阳能逆变器是一种功率电子电路，能把太阳能电池板的直流电压转化为沟通电压来驱动家用电器、照明及电机东西等沟通负载，是整个太阳能发电体系的要害组件。逆变器有两个基本功用：一方面是为完结DC/AC转化的电流衔接到电网，另一方面是找出最佳的操作点以优化太阳能光伏体系的功率。关于特定的太阳光辐射、温度及电池类型，太阳能光伏体系都相应有仅有的最佳电压及电流，然后使光伏体系发生最大的能量。因而，在太阳能运用中对逆变器有必要满意以下基本要求：
1.要求具有较高的功率。由于现在太阳电池的价格偏高，为了最大极限地运用太阳电池，进步体系功率，有必要设法进步逆变器的功率。
2.要求具有较高的可靠性。现在光伏发电体系首要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严厉的元器材挑选，并要求逆变器具有各种维护功用，如输入直流极性接反维护，沟通输出短路维护，过热、过载维护等。
3.要求直流输入电压有较宽的习惯规模，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而改变，蓄电池尽管对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩下容量和内阻的改变而动摇，特别是当蓄电池老化时其端电压的改变规模很大，如１２Ｖ蓄电池，其端电压可在１０Ｖ～１６Ｖ之间改变，这就要求逆变器有必要在较大的直流输入电压规模内确保正常作业，并确保沟通输出电压的安稳。
4.在中、大容量的光伏发电体系中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量体系中，若选用方波供电，则输出将含有较多的谐波重量，高次谐波将发生附加损耗，许多光伏发电体系的负载为通讯或外表设备，这些设备对电网质量有较高的要求，傍边、大容量的光伏发电体系并网运转时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦波电流。
二、太阳能逆变器的原理及架构
一般把沟通电能改换成直流电能的进程称之为整流，相控整流是最常见的交-直流改换进程；而把直流电能改换成沟通电能的进程称之为逆变，它是整流的逆进程。在逆变电路中，依照负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。如果把该电路的沟通侧接到沟通电源上，把直流电能经过直-沟通改换，逆变成与沟通电源同频率的沟通电返送到电网上去，称作有源逆变。相应的设备称为有源逆变器，操控角大于90°的相控整流器为常见的有源逆变器。而把直流电能改换为沟通电能，直接向非电源负载供电的电路，称之为无源逆变电路，又称为变频器。
逆变器类型有他励逆变器、自励逆变器、脉宽调制（PWM）型逆变器。其间他励逆变器需求外部沟通电压源，给晶闸管供给整流电压。他励逆变器首要运用在大功率并网情况下；关于功率低于1MW 的光伏发电体系，首要选用自励逆变器方法。自励逆变器不需求外部沟通电压源，整流电压由逆变器的一部分储能元件（比方电容）来供给或许经过添加待关断整流阀（像MOSFET 或IGBT）的电阻值来完结。输出电压被脉冲调制的自励逆变器被称为脉冲逆变器。这种逆变器经过添加周期内脉冲的切换次数，来下降电压、电流的谐波含量；谐波含量与脉冲切换次数呈正比。现在，并网逆变器的输出操控形式首要有两种：电压型操控形式和电流型操控形式。电压型操控形式的原理是以输出电压作为受控量，体系输出和电网电压同频同相的电压信号，整个体系相当于一个内阻很小的受控电压源；电流型操控形式的原理则是以输出电感电流作为受控方针，体系输出和电网电压同频同相的电流信号，整个体系相当于一个内阻较大的受控电流源。
现在，太阳能逆变器已有多种拓扑结构，最常见的是用于单相的半桥、全桥和Heric（Sunways专利）逆变器，以及用于三相的六脉冲桥和中点钳位（NPC）逆变器。太阳能逆变器的典型架构一般选用四个开关的全桥拓扑，如图1所示。
在图1中， Q1 和Q3被指定为高压侧IGBT，Q2 和Q4 则是低压侧 IGBT。该逆变器用于在其方针商场的频率和电压条件下，发生单相位正弦电压波形。有些逆变器用于衔接净计量效益电网的住所装置，这便是其间一个方针运用商场，此项运用要求逆变器供给低谐波沟通正弦电压，让力可注入电网中。 实质上，为坚持谐波重量低和功率损耗最小，逆变器的高压端IGBT选用脉宽调制（PWM），低压端IGBT则以60Hz频率改换电流方向。经过让高压端 IGBT运用20kHz或20kHz以上的PWM频率和50/60Hz调制计划，输出电感L1和L2在实例中能够做得很小，并且照样能对谐波重量进行高效滤波。与快速和规范速度的平面器材比较，开关速度为20kHz的超快速沟道型IGBT能够供给最低的总导通损耗和开关功率损耗。相同，关于低压端开关电路，作业在60Hz的规范速度IGBT能够供给最低的功率损耗。
这个规划中的开关技能具有如下优势：经过答应高压端和低压端IGBT独立优化完结很高的功率；高压端、同封装的软康复二极管没有续流时刻，然后消除了不必要的开关损耗；低压端IGBT的开关频率只要60Hz，因而导通损耗是这些IGBT的首要因素；没有穿插导通，由于任何时刻点的开关都发生在对角的两个器材上（Q1和Q4或Q2和Q3）；不存在总线直通的可能性，由于桥的同一边上的IGBT永久不行能以互补方法开关；跨接低压端IGBT的同封装、超快速、软康复二极管经过优化能够使续流和反向康复期间的损耗到达最小。
三、IGBT抑或MOSFET
在太阳能转化进程中，有各种先进的功率器材能够运用，比方MOSFET、双极结晶体管（BJT）和IGBT。为获得最佳的转化功率和功能，为太阳能逆变器挑选正确的功率晶体管极具挑战性，并且十分耗时。
多年来的研讨标明，IGBT能够比其它功率器材供给更多的优势，其间包含更强的电流处理才能、用电压（而不是电流）方便地完结栅极操控，以及在封装内集成超快速康复二极管完结更快的关断时刻。 IGBT是一种少量载流子器材，它的关断时刻取决于少量载流子重新组合的速度，因而，跟着最近工艺技能和器材结构的改善，它的开关特性已得到明显增强。
IGBT基本上是具有金属门氧化物门结构的双极型晶体管 （BJT） 。这种规划让IGBT的栅极能够像MOSFET相同，以电压替代电流来操控开关。作为一种BJT，IGBT的电流处理才能比MOSFET更高。一起，IGBT亦如BJT相同是一种少量载体元件。这意味着IGBT封闭的速度是由少量载体复合的速度快慢来决议。此外，IGBT的封闭时刻与它的集极-射极饱满电压 （Vce（on）） 成反比（如图2所示）。
以图2为例，若IGBT具有相同的体积和技能，一个超速IGBT比一个规范速度的IGBT具有更高的Vce（on）。但是，超速IGBT的封闭速度却比规范IGBT快得多。图2反映的这种联系，是经过操控IGBT的少量载体复合率的运用周期以影响封闭时刻来完结的。
一般说，因IGBT的电流更大（是MOSFET的两倍多），所以选用IGBT计划的本钱比选用MOSFET的本钱低。除本钱方面的考虑外，器材功能可由功率损耗表度，而功率损耗可分为：导通和开关两类。作为以少量载流子为根底的器材，在大电流下，IGBT具有更低的导通电压，也就意味着更低的导通损耗。但MOSFET的开关速度更快，所以开关损耗比IGBT低。因而关于要求更低开关频率且更大电流的运用来说，挑选IGBT更为合适并且具有更低本钱优势。另一方面，MOSFET有才能满意高频、小电流运用，特别是那些开关频率在100kHz以上的能量逆变器模块的需求。尽管从器材本钱视点看，MOSFET比IGBT贵，但其处理更高开关频率的才能将简化输出滤波器的磁规划并将明显缩小输出电感体积。 根据上述原因，更多的制造商因而倾向于在中高水平的能量逆变器中选用IGBT。而据Microsemi
