發展逆變器技術是太陽能應用提出的要求，本文介紹了太陽能逆變器的原理及架構，著重介紹了IGBT和MOSFET技術，實現智能控制是發展太陽能逆變器技術的關鍵。

一、太陽能對逆變器的要求

通過太陽能光伏技術將太陽輻射轉換成電能是現在市面上最有效也是最具發展潛力的可再生能源技術。現在，普通太陽能光伏系統都是由許多緊密相連的太陽能電池板組成。這些電池板先分組串聯，再將不同的串聯電池組并聯起來形成電池陣列。

目前我國光伏發電系統主要是直流系統，即將太陽電池發出的電能給蓄電池充電，而蓄電池直接給負載供電，如我國西北地區使用較多的太陽能戶用照明系統以及遠離電網的微波站供電系統均為直流系統。此類系統結構簡單，成本低廉，但由于負載直流電壓的不同（如12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ等），很難實現系統的標準化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負載，以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進入市場。光伏發電最終將實現并網運行，這就必須采用成熟的市場模式，今后交流光伏發電系統必將成為光伏發電的主流。

太陽能逆變器是一種功率電子電路，能把太陽能電池板的直流電壓轉換為交流電壓來驅動家用電器、照明及電機工具等交流負載，是整個太陽能發電系統的關鍵組件。逆變器有兩個基本功能：一方面是為完成DC/AC轉換的電流連接到電網，另一方面是找出最佳的操作點以優化太陽能光伏系統的效率。對于特定的太陽光輻射、溫度及電池類型，太陽能光伏系統都相應有唯一的最佳電壓及電流，從而使光伏系統產生最大的能量。因此，在太陽能應用中對逆變器必須滿足以下基本要求：

1.要求具有較高的效率。由于目前太陽電池的價格偏高，為了最大限度地利用太陽電池，提高系統效率，必須設法提高逆變器的效率。

2.要求具有較高的可靠性。目前光伏發電系統主要用于邊遠地區，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器具有合理的電路結構，嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，如輸入直流極性接反保護，交流輸出短路保護，過熱、過載保護等。

3.要求直流輸入電壓有較寬的適應范圍，由于太陽電池的端電壓隨負載和日照強度而變化，蓄電池雖然對太陽電池的電壓具有重要作用，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內阻的變化而波動，特別是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如１２Ｖ蓄電池，其端電壓可在１０Ｖ～１６Ｖ之間變化，這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓范圍內保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩定。

4.在中、大容量的光伏發電系統中，逆變電源的輸出應為失真度較小的正弦波。這是由于在中、大容量系統中，若采用方波供電，則輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產生附加損耗，許多光伏發電系統的負載為通信或儀表設備，這些設備對電網品質有較高的要求，當中、大容量的光伏發電系統并網運行時，為避免與公共電網的電力污染，也要求逆變器輸出正弦波電流。

二、太陽能逆變器的原理及架構

通常把交流電能變換成直流電能的過程稱之為整流，相控整流是最常見的交-直流變換過程；而把直流電能變換成交流電能的過程稱之為逆變，它是整流的逆過程。在逆變電路中，按照負載性質的不同，逆變分為有源逆變和無源逆變。如果把該電路的交流側接到交流電源上，把直流電能經過直-交流變換，逆變成與交流電源同頻率的交流電返送到電網上去，稱作有源逆變。相應的裝置稱為有源逆變器，控制角大于90°的相控整流器為常見的有源逆變器。而把直流電能變換為交流電能，直接向非電源負載供電的電路，稱之為無源逆變電路，又稱為變頻器。

逆變器類型有他勵逆變器、自勵逆變器、脈寬調制（PWM）型逆變器。其中他勵逆變器需要外部交流電壓源，給晶閘管提供整流電壓。他勵逆變器主要應用在大功率并網情況下；對于功率低于1MW的光伏發電系統，主要采用自勵逆變器方式。自勵逆變器不需要外部交流電壓源，整流電壓由逆變器的一部分儲能元件（比如電容）來提供或者通過增加待關斷整流閥（像MOSFET或IGBT）的電阻值來實現。輸出電壓被脈沖調制的自勵逆變器被稱為脈沖逆變器。這種逆變器通過增加周期內脈沖的切換次數，來降低電壓、電流的諧波含量；諧波含量與脈沖切換次數呈正比。目前，并網逆變器的輸出控制模式主要有兩種：電壓型控制模式和電流型控制模式。電壓型控制模式的原理是以輸出電壓作為受控量，系統輸出和電網電壓同頻同相的電壓信號，整個系統相當于一個內阻很小的受控電壓源；電流型控制模式的原理則是以輸出電感電流作為受控目標，系統輸出和電網電壓同頻同相的電流信號，整個系統相當于一個內阻較大的受控電流源。

目前，太陽能逆變器已有多種拓撲結構，最常見的是用于單相的半橋、全橋和Heric（Sunways專利）逆變器，以及用于三相的六脈沖橋和中點鉗位（NPC）逆變器。太陽能逆變器的典型架構一般采用四個開關的全橋拓撲，如圖1所示。