對(duì)于優(yōu)化太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率和可靠性而言，一種較新的手段是采用連接到每個(gè)太陽(yáng)能板上的微型逆變器(micro-inverter)。為每塊太陽(yáng)能面板配備單獨(dú)的微型逆變器使得系統(tǒng)可以適應(yīng)不斷變化的負(fù)荷和天氣條件，從而能夠?yàn)閱螇K面板和整個(gè)系統(tǒng)提供最佳轉(zhuǎn)換效率。

        微型逆變器架構(gòu)還可簡(jiǎn)化布線，這也就意味著更低的安裝成本。通過(guò)使消費(fèi)者的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)更有效率，系統(tǒng)“收回”采用太陽(yáng)能技術(shù)的最初投資所需的時(shí)間會(huì)縮短。

        電源逆變器是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵電子組件。在商業(yè)應(yīng)用中，這些組件連接光伏(PV)面板、儲(chǔ)存電能的電池以及本地電力分配系統(tǒng)或公用事業(yè)電網(wǎng)。圖1顯示的是一個(gè)典型的太陽(yáng)能逆變器，它把來(lái)自光伏陣列輸出的極低的直流電壓轉(zhuǎn)換成電池直流電壓、交流線路電壓和配電網(wǎng)電壓等若干種電壓。

        在一個(gè)典型的太陽(yáng)能采集系統(tǒng)中，多個(gè)太陽(yáng)能板并聯(lián)到一個(gè)逆變器，該逆變器將來(lái)自多個(gè)光伏電池的可變直流輸出轉(zhuǎn)換成干凈的50Hz或60Hz正弦波逆變電源。

        此外，還應(yīng)該指出的是，圖1中的微控制器(MCU)模塊TMS320C2000或MSP430通常包含諸如脈寬調(diào)制(PWM)模塊和A/D轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵的片上外設(shè)。

圖1：傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)包含一個(gè)太陽(yáng)能逆變器，它從PV陣列接收低DC輸出電壓并產(chǎn)生AC線路電壓。

        設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是盡可能提高轉(zhuǎn)換效率。這是一個(gè)復(fù)雜且需反復(fù)的過(guò)程，它涉及最大功率點(diǎn)跟蹤算法(MPPT)以及執(zhí)行相關(guān)算法的實(shí)時(shí)控制器。

        最大化電源轉(zhuǎn)換效率

        未采用MPPT算法的逆變器簡(jiǎn)單地將光伏模塊與電池直接連接起來(lái)，迫使光伏模塊工作在電池電壓。幾乎無(wú)一例外的是，電池電壓不是采集最多可用太陽(yáng)能的理想值。

        圖2說(shuō)明了典型的75W光伏模塊在25℃電池溫度下的傳統(tǒng)電流/電壓特性。虛線表示的是電壓(PV VOLTS)與功率(PV WATTS)之比。實(shí)線表示的是電壓與電流(PV AMPS)之比。如圖2所示，在12V時(shí)，輸出功率大約為53W。換句話說(shuō)，通過(guò)將光伏模塊強(qiáng)制工作在12V，輸出功率被限制在約53W。

        但采用MPPT算法后，情況發(fā)生了根本變化。在本例中，模塊能實(shí)現(xiàn)最大輸出功率的電壓是17V。因此，MPPT算法的職責(zé)是使模塊工作在17V，這樣一來(lái)，無(wú)論電池電壓是多少，都能從模塊獲取全部75W的功率。

        高效DC/DC電源轉(zhuǎn)換器將控制器輸入端的17V電壓轉(zhuǎn)換為輸出端的電池電壓。由于DC/DC轉(zhuǎn)換器將電壓從17V降至12V，本例中，支持MPPT功能的系統(tǒng)內(nèi)電池充電電流是：(VMODULE/VBATTERY)×IMODULE，或(17V/12V)×4.45A =6.30A。

        假設(shè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率是100％，則充電電流將增加1.85A(或42％)。

        雖然本例假設(shè)逆變器處理的是來(lái)自單個(gè)太陽(yáng)能面板的能量，但傳統(tǒng)系統(tǒng)通常是一個(gè)逆變器連接多個(gè)面板。取決于應(yīng)用的不同，這種拓?fù)浼扔袃?yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)。