據一家研究公司[1]預測：2015年太陽能裝機容量可能創紀錄地增長25%，而全球太陽能發電量也將從2014年的40GW猛增至50GW。在每一臺太陽能采集器中，其中一個關鍵終端設備就是太陽能逆變器。太陽能逆變器，或任何一種此類逆變器均接受直流(DC)輸入，然后將其轉換為可用于住宅或商業用途的標準電器和電子元器件設備的交流供電(AC)輸出。雖然幾乎可以應用于任何高功率直流源，逆變器增長的絕大部分仍然是可再生能源領域，尤其是太陽能領域的應用。

當安裝在住宅或公司中時，太陽能逆變器可連接至電網，以抵消一部分能耗，或者在某些情況下甚至將能量傳回電網。為實現這一目的，必須將其交流輸出與電網電壓同步，并符合某些安全要求，比如在電網電壓消失時關閉交流輸出。我們可不希望工人在大風暴過后維修高壓線路時向電網輸電。

傳統意義上，一系列太陽能電池板會連接至一個串型逆變器。這些逆變器接受大約600 V Dc（在使用住宅用串型逆變器的情況下）輸入，相當于幾千瓦的太陽能裝機容量。對于一個太陽能電廠來說，一個逆變器需要具有合適的尺寸，但是在轉換集中在一起（中央逆變器），并且在設計正確時，可以使得整個太陽能采集器系統的安裝成本更低。另一個拓撲是太陽能微型逆變器，其大小與單個太陽能電池板相當或大約為200 W至300 W。通過分步執行逆變過程，太陽能陣列能夠適應更復雜的屋頂，并能夠實現更小陣列的安裝，而通常情況下，這些較小的陣列無法達到串型逆變器的輸入電壓。

這些不同類型太陽能逆變器的核心是幾個重要的子系統：

數字控制器

太陽能逆變器一般包括一個連接至電網、用于DC-AC的全橋，以及一個連接至太陽能電池板、提高逆變器電壓增強并將清潔能源饋入電網的DC-DC級。太陽能逆變器的目的是從電池板中提取最大功率，并且將清潔能源饋入電網。為確保這一點，必須準確采樣功率級電壓和電流，并需要為DC-AC和DC-DC中的電源開關準確生成脈寬調制(PWM)。通過更快地感測到線路負載變化，數字控制器可以更加高效，并且會由于更高的工作頻率而具有更大的功率密度，此外由于我們采用了一個完整的中央處理器內核，它能夠為系統級集成提供一些其它功能。了解更多有關TI的信息。

隔離

克服電壓限制對任何電力電子設計來說都是一大難題。為了感測和控制這些電壓，我們采用電容隔離器件。這些器件允許高頻信號穿過功率邊界，但能阻斷高壓DC。這種隔離技術具有較長的使用預期和低電磁輻射，因此非常適合工業應用。在逆變器中，我們同樣使用了隔離式電源，以便能夠在隔離邊界的另一側為電子元器件有效供電，并且為高壓MOSFET和IGBT供電以控制電源路徑。

柵極驅動器

我們采用MOSFET和IGBT來控制電源路徑。這些器件在設計上能夠開關非常高的電壓和電流，因而非常適合用作逆變器中的數字降壓轉換器。使用這些器件的關鍵在于正確地驅動它們。輸入運行為電容器，每次開關FET時，必須對電容器進行充放電。當按照逆變器要求的高速開關這些器件時，可能需要幾安培的電流來正確驅動它們。若開關速度不夠快，轉換級的效率就會受到較大損失。為了正確實現這點，可以使用專用驅動器，這些驅動器將來自控制器的數字PWM轉換為FET所需的電流。

一個即將出現的趨勢是能夠監視和控制住宅/商用太陽能裝機數量的能源生產統計數據。在太陽能采集系統中，增加 ZigBee?、6LowPAN等低功率無線連接標準或諸如電力線通信(PLC)等的有線通信正變得越來越普遍。一旦連接至回程網絡，將傳入至云端，用戶可以在任何地方輕易地查看這些數據。此外，通信系統可用于監視系統，以及警告所有者任何可能即將進行的維護工作。

多個TI Designs新參考設計可以幫助工程師縮短太陽能逆變器設計的上市時間。務必查閱，以獲取太陽能逆變器系統解決方案。另外，您還可以查看我們新出的“系統變得簡單”培訓系列，獲取有關構建下一代太陽能逆變器的更深層次系統討論。