500W 太阳能逆变器的设计

在全球的绿色能源发展趋势下，越来越多的家用电器、照明设备、电动工具、不间断电源

系统

(UPS)以及其它工业设备开始采用太阳能供电，将太阳能量转换为所需的交流(AC)或直

流

(DC)电压。

　　为高效率地产生这些设备所需的电压和电流，电源逆变器需要正确地组合控制器、驱动
器和输出功率器件。本文讨论的这款直流到交流逆变器设计，专门针对

500W 功率、120V 和

60Hz 频率的单相正弦波输出进行了优化。这个设计的 200V 直流输入可以由与太阳能阵列电
池板相连的

DC/DC 电压转换器产生。

　　针对这类应用有各种先进的功率器件可以使用，比如

MOSFET、双极结晶体管(BJT)和

IGBT。然而，为取得最佳的转换效率和性能，为这种太阳能逆变器选择正确的功率晶体管
极具挑战性，而且非常耗时。

　　多年来的研究表明，

IGBT 可以比其它功率器件提供更多的优势，其中包括更强的电流

处理能力、用电压

(而不是电流)方便地实现栅极控制，以及在封装内集成超快速恢复二极管

实现更快的关断时间。

　　

IGBT 是一种少数载流子器件，它的关断时间取决于少数载流子重新组合的速度，因此，

随着最近工艺技术和器件结构的改进，它的开关特性已得到显著增强。另外，

IGBT 具有超

高导通性能和较宽的安全工作区

(SOA)，工作非常稳定。基于这些基本优势，本文介绍的这

个电源逆变器选用

IGBT 作为功率开关。

　　由于电源逆变器一般采用全桥拓扑，因此这个太阳能逆变器设计采用了

4 个高压

IGBT(图 1)。晶体管 Q1 和 Q2 用作高压端 IGBT，Q3 和 Q4 用作低压端功率器件。为保持低的
总功率损耗低和高的电源转换效率，这个

DC/DC 逆变器解决方案利用低压端和高压端

IGBT 产生频率为 60Hz 的单相交流纯正弦波形。本文作者编写的另外一篇文章还介绍了如
何为这种太阳能逆变器应用正确选用高压

IGBT。