作者：ADI公司 陈宝兴

　　过去几年，光伏(PV)产业飞速发展，其动力主要来自居高不下的油价和环境忧虑。不过，成本仍然是妨碍其进一步扩张的最大障碍，要与传统的煤电相竞争，必须进一步降低成本。在太阳能电池板以外，电子元件(如PV逆变器)是导致高成本的主要元件。出于安全和可行性考虑，并网PV转换器把获得的直流与交流网相隔离。隔离的作用通常是满足安全法规的要求，防止直流注入交流网，因为结果可能会影响配电变压器和传统的瓦特小时电表。诸如光耦合器一类的传统隔离解决方案无法满足PV电池板25年的典型寿命要求。同时，微逆变器逐渐占据主流，因为这种器件不但可以提高系统可用性，而且能够大幅提升遮光条件下的性能。在这些情况下，PV逆变器安装在PV电池板的后部，那里的高温可能加速光耦合器的性能下降。本文旨在讨论PV逆变器中的信号和电源隔离需求，探讨如何利用微变压器集成隔离功能以提高系统性能和可靠性、降低系统尺寸和成本。

　　市场上主要有两类PV逆变器，即无变压器逆变器和变压器隔离逆变器。无变压器逆变器可能会受到大的接地漏电流和注入的直流的影响，因为大的电池板电容以及PV电池板与交流网之间缺少隔离，如图1(a)所示。如果注入的交流电流中的直流分量进入电网中，这种情况是应该避免的，因为结果可能导致配电变压器饱和。许多安全标准对电网中注入的直流电流量进行了严格的规定，有些情况下，必须用变压器进行隔离。在电池板与电网之间采用变压器隔离技术可以消除因电池板相对于电网的电压差而产生的直流注入路径，如图1(b)所示。

　　除直流注入以外，并网逆变器还需满足电网的其他要求，比如总谐波失真和单谐波电流水平、功率因数以及孤网运行情况的检测等。电网电压和注入电网的电流必须精确监控。如果用于执行MPPT和栅极驱动功能的控制器位于电池板一端，则必须将这些测量隔离开来。为使PV电池板发挥最大效率，需要采用最大功率点跟踪(MPPT)算法。为了实现MPTT，还需监控电池板电压和电流。当人们尝试串联多个PV逆变器以减少所需逆变器的数量时，电池板电压可能变得非常高。从PV电池板高压侧进行的电流测量也需要隔离。

　　除了隔离电流和电压测量以外，还需要诸如RS-485、RS-232和CAN等接口功能。RS-485或RS-232通常用于面向这些PV逆变器的通信，以获得实时的性能数据，而通信总线则需要进行隔离，因为总线需要传输较长的距离，同时也是出于安全考虑。对于通信距离较短时，也可使用隔离式CAN。这些收发器同样需要隔离电源供电，隔离电源从电池板一侧抽取至总线一侧。