优化高电压

IGBT 造就高效率太阳能逆

变器

关键字：

IGBT 太阳能 逆变器 

随着绿色电力运动势头不减，包括家电、照明和电动工具等应用，以至其他工业用设备都在
尽可能地利用太阳能的优点。为了有效地满足这些产品的需求，电源设计师正通过最少数量
的器件、高度可靠性和耐用性，以高效率把太阳能源转换成所需的交流或者直流电压。

 

要为这些应用以高效率生产所需的交流输出电压和电流，太阳能逆变器就需要控制、驱动器
和输出功率器件的正确组合。要达到这个目标，在这里展示了一个针对

500W 功率输出进行

优化，并且拥有

120V 及 60Hz 频率的单相正弦波的直流到交流逆变器设计。在这个设计中，

有一个

DC/DC 电压转换器连接到光伏电池板，为这个功率转换器提供 200V 直流输入。不

过在这里没有提供太阳能电池板的详细资料，因为那方面不是我们讨论的重点。

 

现在，市场上有不同的高级功率开关，例如金属氧化物半导体

FET(MOSFET)，双极型三

极管

(BJT)，以及绝绿栅双极晶体管(IGBT)来转换功率。然而，这个应用要达到最高的转换

效率和性能要求，就要选择正确的功率晶体管。

 

多年来的调查和分析显示，

IGBT 比其他功率晶体管有更多优点，当中包括更高电流能力，

利用电压而非电流来进行栅极控制，以及能够与一个超快速恢复二极管协同封装来加快关
断速度。此外，工艺技术及器件结构的精细改进也使

IGBT 的开关性能得到相当的改善。其

他优点还包括更好的通态性能，以及拥有高度耐用性和宽安全工作区。在考虑这些质量之后，
这种功率逆变器设计就会选用高电压

IGBT，作为功率开关的必然之选。 

因为这个设计所实施的逆变器拓扑属于全桥，所以有关的太阳能逆变器采用了

4 个高电压

IGBT，如图 1 所示。在这个电路中，Q1 和 Q2 晶体管被指定为高侧 IGBT，而 Q3 和 Q4 则
为低侧功率器件。为了要保持总功率耗损处于低水平，但功率转换则拥有高效率，设计师要
在这个

DC/AC 逆变器解决方案正确应用低侧和高侧 IGBT 组合。 

图

1 采用 4 个 IGBT 的逆变器设计

沟道和平面

IGBT 

为了要同时把谐波和功率损耗降到最低，逆变器的高侧

IGBT 利用了脉宽调制(PWM)，同

时低侧功率器件就用

60Hz 进行变化。通过把 PWM 频率定在 20kHz 或以上操作，高侧 IGBT