微型逆变器如何优化太阳能系统

 

关键字：微型逆变器

 太阳能系统 

对于优化太阳能系统的效率和可靠性而言，一种较新的手段是采用连接到每个太阳能板上
的微型逆变器

(micro-inverter)。为每块太阳能面板配备单独的微型逆变器使得系统可以适应

不断变化的负荷和天气条件，从而能够为单块面板和整个系统提供最佳转换效率。
微型逆变器架构还可简化布线，这也就意味着更低的安装成本。通过使消费者的太阳能发电
系统更有效率，系统

“收回”采用太阳能技术的最初投资所需的时间会缩短。

电源逆变器是太阳能发电系统的关键电子组件。在商业应用中，这些组件连接光伏

(PV)面板、

储存电能的电池以及本地电力分配系统或公用事业电网。图

1 显示的是一个典型的太阳能逆

变器，它把来自光伏阵列输出的极低的直流电压转换成电池直流电压、交流线路电压和配电
网电压等若干种电压。

在一个典型的太阳能采集系统中，多个太阳能板并联到一个逆变器，该逆变器将来自多个
光伏电池的可变直流输出转换成干净的

50Hz 或 60Hz 正弦波逆变电源。

此外，还应该指出的是，图

1 中的微控制器(MCU)模块 TMS320C2000 或 MSP430 通常包含

诸如脉宽调制

(PWM)模块和 A/D 转换器等关键的片上外设。

设计的主要目标是尽可能提高转换效率。这是一个复杂且需反复的过程，它涉及最大功率点
跟踪算法

(MPPT)以及执行相关算法的实时控制器。

最大化电源转换效率

未采用

MPPT 算法的逆变器简单地将光伏模块与电池直接连接起来，迫使光伏模块工作在

电池电压。几乎无一例外的是，电池电压不是采集最多可用太阳能的理想值。

图

2 说明了典型的 75W 光伏模块在 25

℃电池温度下的传统电流/电压特性。虚线表示的是电

压

(PV VOLTS)与功率(PV WATTS)之比。

实线表示的是电压与电流

(PV AMPS)之比。如图 2 所示，在 12V 时，输出功率大约为 53W。

换句话说，通过将光伏模块强制工作

12V，输出功率被限制在约 53W。

但采用

MPPT 算法后，情况发生了根本变化。在本例中，模块能实现最大输出功率的电压是

17V。因此，MPPT 算法的职责是使模块工作在 17V，这样一来，无论电池电压是多少，都
能从模块获取全部

75W 的功率。

高效

DC/DC 电源转换器将控制器输入端的 17V 电压转换为输出端的电池电压。由于 DC/DC

转换器将电压从

17V 降至 12V，本例中，支持 MPPT 功能的系统内电池充电电流是：

(VMODULE/VBATTERY)×IMODULE，或(17V/12V)×4.45A =6.30A。

假设

DC/DC 转换器的转换效率是 100％，则充电电流将增加 1.85A(或 42％)。