從人類進入文明社會早期開始，我們的祖先就受益于太陽能，例如，進行照明、加熱以及烹飪等。太陽使許多生態能量以生物的形式固定下來，以及通過天氣，甚至風的作用施加影響。隨著礦物燃料成本的逐步提高，美國社會正在促進太陽能的使用，如用于加熱，特別是使用一流的、可靠的，可以接入輸電網絡中的太陽能電池光伏系統。

　　太陽能電池的作用從誕生一個多世紀以來，已經被人熟知，而且電池面板的普及應用也已經有半個多世紀了。太陽能電池面板由石英硅單元或者采用新型薄膜技術的單元組成。在民用照明系統中，太陽光通過電池面板轉換成直流電，然后通過一個電子太陽能并網逆變器用于和電網互連。

　　與太陽能電池面板相比，逆變器由于本身固有的復雜性，被認為是系統中可靠性最低的一部分。因此，如果希望系統有超過20年的使用壽命，并具有很高的客戶滿意度，那么選擇聲譽良好的供應商和簽訂有益的保障條款就變得極為重要。

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圖1 常規意義的平坦效率特征曲線圖

　　本文主要講述對系統性能有最大影響的串聯逆變器中3個技術領域：串聯的數量、光電轉換效率以及系統監控。

　　串聯的數量

　　串連的數量是系統要求的電池面板數量和類型與逆變器之間的匹配。在選擇電池面板和逆變器時，理解所使用的技術或當地國家編碼規范所要求的接地類型是非常重要的。石英面板在大部分地區使用時是無需接地的，但是由于表面充電累積效應的影響，有一種高效的后端連接面板需要正極接地以避免效率損失。

　　在薄膜技術中使用透明氧化傳導（Transparent Oxide Conducting：TCO）技術的經驗表明，由于離子遷移現象，電池面板會被加速腐蝕，因此許多生產商推薦負極接地。兩種接地方式都需要在逆變器中進行電流隔離。幸運的是，用于電流隔離的變壓器使在逆變器中采用更寬輸入電壓范圍成為可能。

　　可以使用的輸入電壓范圍被稱之為最大跟蹤功率點（Maximum Power Point Tracking：MPPT），也就是逆變器可以從串聯面板中所提取的最大功率。串聯電壓會隨著溫度的變化而有很大的波動，所以必須使之穩定地落在額定范圍內。美國國家電氣編碼規范要求逆變器必須能夠容忍最高達600V的直流輸入電壓，這種非常寬的MPPT范圍為系統設計者帶來了極大的靈活性。

　　光電轉換效率

　　峰值電能轉換效率不是逆變器輸出最大功率能力的可靠測量指標。每天乃至季節的不同都會發生太陽光線強度的變化。一個平坦的效率特性曲線通常如圖1所描述的那樣。

表1 加權效率參數中的系數和光照百分比關系表

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　　為了比較逆變器接近真實工作條件的效率，幾個社會團體已經提出了一種加權效率，用于在不同光照條件下衡量電能轉換效率。表1描述了加權系數和光照百分比之間的關系。

　　此外，除了針對位置的加權效率參數外，評估逆變器性能的低喚醒功率電平和低夜間功率損耗參數也是非常重要的。與系統最初幾小時收集的能量相比，在清晨和午后所收集的能量，以及夜間使用的能量只占其中的很少一部分。這兩個參數不會在峰值效率或加權效率測量中體現，而且在逆變器以相同效率收集的總能量中也有很大的不同。

　　太陽能電池面板之間連接的不同拓撲形式也與可獲得的峰值效率相關。在歐洲，無變壓器逆變器可以獲得最高的電能轉換效率，主要是由于其直流輸入電壓允許高達1000V。在北美，基于上述提到的電壓輸入范圍的原因，600V的限制使雙階無變壓器或高效率的隔離逆變器成為最好的選擇，但是這些實現方法比單階無變壓器逆變器的效率要低。

　　最近，歐洲發明了一種新型的具有電流隔離功能的逆變器，通過使用高頻變壓器所帶來的優勢使它非常適合北美市場。該逆變器的峰值功率效率可以達到97.3%，CEC標準效率可以達到97.0%，歐洲標準效率達到96.9%。它不僅可以勝任采用高頻變壓器的隔離設計，也能夠勝任大多數采用無變壓器的設計。

　　對電信領域中關鍵有效負荷進行絕對保障的經驗使生產商將電信零電壓、零電流切換技術移植到有同等嚴格要求的并網逆變器應用中，而無須在設備壽命或可靠性方面讓步。為了減小磁性器件的體積，更快速的開關MOSFET器件被用于替代比較慢的IGBT器件，并成為逆變器領域中的核心器件。

　　對于世界范圍內的太陽能電池光伏產業，具有挑戰性的降成本努力關乎到企業的生存。實際上，歐洲的研究已經開始轉向無變壓器拓撲中的更高開關頻率，其目的是通過調整逆變器的體積和重量來減小逆變器的總體體積，進而也降低了維護成本。

　　然而這項研究使用了實驗性質的碳化硅（Silicon Carbide：SiC）技術器件，該器件的可靠性和硅MOSFET器件的電流能力還沒有得到證實。但是，應用于通過降低重量和實現最高效率的最低成本面板中的逆變器和業界降低系統成本的努力是一致的。

系統監控

　　系統監控的手段對總體擁有成本有決定性的影響（見圖2）。在安裝過程中，易于啟動就意味著更低的成本。有些逆變器具有對單個或多個逆變器進行編程而不需要外部接口或計算機的能力。在系統啟動和正常運轉過程中都提供清晰的信息顯示。從單行的文本顯示到真彩色的圖形顯示，從常規鍵盤輸入到觸摸屏輸入都是可以獲得的。

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圖2? 內嵌網絡瀏覽服務器使用戶、生產商和安裝工人都可以監控系統的運轉

　　最好的監控系統就是滿足用戶的需要。系統的顯示質量和通過互聯網遠程訪問的能力都需要增加額外的成本。然而，近些年來，至少有兩家歐洲公司在他們的逆變器中提供了內嵌網絡瀏覽服務器。這不僅使用戶，而且使生產商和安裝工人都可以監控系統的運轉。其目的就是為了降低系統保證工作20年的成本，并能夠提供具有預見性的、競爭力的維護服務承諾，以及提供接入未來智能電網的功能。

　　業界正向具有先進網絡監控功能、創新型高效隔離逆變器的方向發展。在北美，逆變器技術領域最新的進展為太陽能系統設計者提供了一個新的范例，它包括僅在以前的歐洲高壓系統中才能夠見到的隔離和高效率優點，而不必在系統可靠性、使用壽命、易于安裝和使用方面做出讓步。遵循美國編碼規范和標準也使得它在2011年就能夠在美國廣泛布署。

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