一种新型逆变器优化光伏系统

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除去以上最典型的三类全控开关器件，业界还存在像碳化硅二极管和ESBT? 等基于新材料和新工艺的产品。它们目前的价格还比较高，主要应用于对太阳能发电效率有特殊要求的场合。但随着生产工艺的不断进步和器件单价的下降，这类器件也将逐步变为主流产品，甚至替代上述的某一类器件。

工业界的最新产品

由于太阳能发电市场的庞大规模与发展潜力，世界各大半导体生产厂商都竞相推出自己的产品追逐市场。近几年来，各种针对太阳能功率变换的新器件和新技术层出不穷。在如火如荼的市场竞争中，美高森美(microsemi)的太阳能系列产品以其先进工艺和应用技术而独树一帜。

混合器有多种，各自定义都有不同，但是按词意是指把两种不同的物品混合在一起的工具就叫做混合器。电视信号混合器将两套以上的不同频率的射频信号混合在一起形成一路宽带的射频信号多频道节目输出的器件为混合器。电视信号混合器是为有线电视多频道的邻频前端系统设计的专用混频设备，电路结构采用传输变压器式耦合方式，用于1000MHz邻频宽带传输系统，关键磁性材料采用原装进口，谐波输出低，反射损耗大，驻波小，相互隔离度高，插入损耗低，输入频带宽，16路信号输入，混合成1路信号输出，1路信号监测，每一路指标都相同，输入频道互换性好，19英寸标准机箱，便于安装，广泛应用于各类有线电视系统，卫星电视系统，小区闭路电视、监控系统，宾馆、酒店、部队、学校教育视听系统等，能很好的满足大、中型有线电视系统的配置要求。

单相全桥混合器件模块与三电平混合器件模块

图3所示的混合单相全桥功率模块是专用于太阳能单相逆变的产品。配合以单极型调制方法，每个桥臂的两只开关管分别工作在完全相异开关频率范围。以图示为例，上管总是在工频切换通断状态，而下管总是在脉宽调制频率下动作。根据这种工作特点，上管总是选用相对便宜的门极沟道型 IGBT以优化通态损耗，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件， 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。而下管可选择非穿通型(NPT) IGBT以减少开关损耗。这种拓扑结构不但保障了最高系统转换效率还降低了整个逆变设备的成本。图4给出了不同器件搭配的转换效率曲线以印证这种太阳能功率模块的优越性。可以发现，这种混合器件配置在不同负载下能实现98%以上的转换效率。

图3 ：混合器件太阳能逆变模块。

图4 ：不同器件搭配的逆变器效率对比。

在美高森美的三电平逆变模块中，也引入了混合器件的机制。其主旨在于充分利用两端器件开关频率远高于中间相邻两器件。因而APTCV60 系列三电平模块使用两头超结MOSFET中间Trench IGBT的结构进一步提高效率。

ESBT

ESBT 是应用于太阳能的一种新型高电压快速开关器件，它兼顾了IGBT 和MOSFET 的优点，不仅电压耐量高于MOSFET，而且损耗小于快速IGBT器件。美高森美即将推向市场的ESBT 太阳能升压斩波器模块集成了碳化硅二极管和ESBT， 面向5千瓦至20千瓦的超高效率升压应用。其电压耐量为1200V， 集电极和射极间饱和通态电压很低 (接近1V)，优化开关频率在30千赫至40千赫之间，可选择单芯片模块或双芯片模块封装。实验表明，这种功率模块比目前市场上对应的IGBT模块减少40% 的损耗。根据6千瓦的参考设计实验结果，此模块在50%至满负载之间，转换效率比最快的IGBT器件要提高至少0.6个百分点。

图5 ： ESBT 升压斩波模块。

旁路二极管

为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损，因此在太阳能电池组件输出端的两极并联旁路二极管。一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳电池。有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。

太阳能逆变器是太阳能交流发电系统：电池板、充电控制器、逆变