由于能源成本日益攀升,太阳能发电正逐渐成为一项可行的替代能源。德国政府通过立法,推出各种激励手段积极鼓励可再生能源的使用(如《再生能源法》),受此驱使,至2007年,该国一直是全球最大的太阳能市场。而现在,其它国家已超过德国,例如西班牙在2008年的新建太阳能发电厂数量居全球之冠,而意大利、法国和美国的已安装太阳能发电容量预计将呈大幅增长。多种激励措施推动需求走高,继而刺激产能增长。但由于最近全球经济危机的爆发和2008年西班牙对太阳能市场的激励措施突然撤销,致使太阳能芯片供大于求,导致价格下跌40%-50%。这使得光伏技术更接近所谓的“平价电价”(grid parity)目标,亦即太阳能发电成本与目前电能市价相当。预计在2015年,德国将可实现均一电价。
太阳能模块产生一个直流电压,太阳能逆变器再把这一直流电能转换为交流电能,然后接入电网。本文将探讨太阳能逆变器设计的最新趋势。
其中一个重要趋势是采用更高的功率。现在,峰值发电量超过100kW的太阳能发电厂越来越普遍,而较小规模的发电系统也存在这种趋势:平均功率从5kWp提高到10kWp。
常见太阳能逆变器拓扑:升压+H-桥
升压+H-桥拓扑是太阳能逆变器极为常用的拓扑之一,是一种两级非隔离拓扑。其第一级是升压级,用于把模块的可变输出电压(例如100V–500V)升高到更大的中间电压,后者必须大于实际峰值主线电压(如230Vxsqrt(2),或>325V)。该升压级还有一个重要作用,就是为了实现效率最大化,太阳能模块必须运作产生尽可能大的功率,而太阳能模块的功率曲线可通过输出电流乘以输出电压数值获得。功率特性中有一个最大点,被称为“最大功率点”或MPP,而这精确位置会随着模块的类型、温度和日照阴影等因素而变化。
利用名为“最大功率点跟踪”或MPPT的软件技术,辅以定制化算法,逆变器的输入级便可跟踪这个最大功率点。