Id-diversità ta 'disinji arkitettoniċi inevitabbilment twassal għal varjetà wiesgħa ta' konfigurazzjonijiet ta 'installazzjoni ta' pannelli solari. Biex timmassimizza l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija solari filwaqt li tippreserva l-appell estetiku ta 'bini, hija meħtieġa firxa diversa ta' invertituri biex tinkiseb l-aħjar konverżjoni tal-enerġija solari. String inverters saru l-aktar għażla popolari fis-suq internazzjonali. Ibbażat fuq kunċett modulari, kull sekwenza fotovoltajka (PV) (li tvarja minn 1 kW sa 5 kW) hija konnessa ma 'inverter individwali, li fih Traċċar tal-Punt Massimu ta' Enerġija (MPPT) fuq in-naħa DC u konnessjoni parallela tal-grilja fuq in-naħa AC. Ħafna impjanti tal-enerġija PV fuq skala kbira jutilizzaw inverters tal-istring. Il-vantaġġi tagħhom jinkludu immunità għal varjazzjonijiet fil-prestazzjoni bejn moduli f'kordi differenti u impatt imnaqqas minn dell; barra minn hekk, itaffu d-diskrepanzi bejn l-aħjar punti operattivi tal-moduli PV u l-inverters, u b'hekk iżidu l-ġenerazzjoni totali tal-enerġija. Dawn is-saħħiet tekniċi mhux biss ibaxxu l-ispejjeż tas-sistema iżda wkoll itejbu l-affidabbiltà ġenerali tas-sistema. Barra minn hekk, il-konfigurazzjoni "master-slave" tippermetti strings PV multipli li jiġu konnessi flimkien; jekk l-enerġija minn spag wieħed ma tkunx biżżejjed biex tħaddem inverter individwali, is-sistema tista 'tgħaqqad kordi biex tiżgura li inverter wieħed jew aktar jibqgħu operattivi, li jirriżulta fi produzzjoni ta' enerġija ogħla. L-aħħar approċċ jinvolvi invertituri multipli li jiffurmaw "tim" aktar milli jiddependu fuq setup "master-slave", li jkompli jtejjeb l-affidabbiltà tas-sistema. Immexxi mid-domanda dejjem tikber għall-enerġija rinnovabbli, is-suq għall-inverters solari (PV) qed jespandi malajr. Dawn l-inverters jeħtieġu effiċjenza u affidabilità eċċezzjonalment għolja. Din l-analiżi teżamina ċ-ċirkwiti tal-enerġija użati f'inverters bħal dawn u tirrakkomanda komponenti ottimali għall-iswiċċjar u r-rettifika. Hemm tliet arkitetturi ġenerali distinti disponibbli għall-inverters PV. Id-dawl tax-xemx jolqot moduli solari konnessi f'serje, b'kull modulu jkun fih serje ta 'ċelloli solari individwali. Il-vultaġġ DC iġġenerat minn dawn il-moduli solari huwa tipikament fil-medda ta 'bosta mijiet ta' volts-valur li jvarja abbażi tal-kundizzjonijiet tal-irradjanza tal-firxa tal-modulu, it-temperatura taċ-ċelloli, u n-numru ta 'moduli konnessi fis-sekwenza tas-serje. Il-funzjoni primarja ta 'dan it-tip ta' inverter hija li tikkonverti l-vultaġġ DC input f'valur stabbli. Dan jinkiseb permezz ta 'konvertitur ta' spinta, li jeħtieġ swiċċ ta 'spinta u dajodu ta' spinta. Fl-ewwel konfigurazzjoni, l-istadju ta 'spinta huwa segwit minn konvertitur iżolat full-bridge, fejn it-transformer full-bridge jipprovdi iżolament elettriku. It-tieni konvertitur full-bridge fuq in-naħa tal-output jikkonverti l-vultaġġ DC mill-ewwel stadju f'vultaġġ AC. L-output imbagħad jiġi ffiltrat qabel ma jiġi konness mal-grilja AC permezz ta 'relay b'kuntatt doppju, li jiżgura skonnessjoni sikura waqt ħsarat u iżolament mill-grilja bil-lejl. It-tieni konfigurazzjoni hija disinn mhux iżolat, li fih il-vultaġġ AC huwa ġġenerat direttament mill-output DC ta 'l-istadju ta' spinta. It-tielet konfigurazzjoni timpjega topoloġija innovattiva li tintegra l-funzjonijiet ta 'spinta u ta' ġenerazzjoni AC f'ċirkwit wieħed speċjalizzat. Għalkemm l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-pannelli solari hija pjuttost baxxa, huwa kruċjali li l-inverter jikseb effiċjenza kemm jista 'jkun qrib il-100%. Fil-Ġermanja, firxa ta '3 kW ta' moduli solari installati fuq saqaf li jħares lejn in-Nofsinhar hija mistennija li tiġġenera 2,550 kWh fis-sena. Iż-żieda tal-effiċjenza tal-inverter minn 95% għal 96% tagħti 25 kWh addizzjonali fis-sena - ammont li kieku jkun jeħtieġ l-installazzjoni ta 'moduli solari żejda, bi spiża komparabbli ma' dik ta 'inverter addizzjonali. Peress li t-titjib tal-effiċjenza minn 95% għal 96% ma jirdoppjax l-ispiża tal-inverter, l-investiment f'unitajiet ta 'effiċjenza ogħla hija għażla loġika. Għal disinji emerġenti, li timmassimizza l-effiċjenza tal-inverter bl-aktar mod kosteffettiv huwa kriterju ewlieni tad-disinn, flimkien mal-affidabbiltà u l-ispiża. Effiċjenza ogħla tnaqqas il-varjazzjonijiet fit-temperatura matul iċ-ċiklu tat-tagħbija, u b'hekk ittejjeb l-affidabbiltà; għalhekk, dawn il-kriterji huma intrinsikament marbuta. L-użu ta 'komponenti modulari jikkontribwixxi wkoll għal affidabilità mtejba. It-topoloġiji kollha murija fil-Figura 1 jeħtieġu apparati ta 'enerġija li jaqilbu malajr, filwaqt li l-istadji ta' spinta u full-bridge jeħtieġu wkoll l-użu ta 'dijodi ta' swiċċjar mgħaġġel. Barra minn hekk, swiċċijiet ottimizzati speċifikament għal swiċċjar ta 'frekwenza baxxa (100 Hz) huma wkoll utli għal dawn it-topoloġiji. Għal kwalunkwe teknoloġija tas-silikon partikolari, swiċċijiet ottimizzati għal swiċċijiet veloċi juru telf ta 'konduzzjoni ogħla minn dawk ottimizzati għal applikazzjonijiet ta' frekwenza baxxa.
L-istadju ta 'spinta huwa tipikament iddisinjat bħala konvertitur tal-modalità ta' konduzzjoni kontinwa (CCM). L-għażla bejn apparat ta '600V u 1200V tiddependi fuq in-numru ta' moduli solari fl-array konnessi mal-inverter. Swiċċijiet tal-enerġija ġeneralment jikkonsistu jew MOSFETs jew IGBTs; b'mod ġenerali, MOSFETs jistgħu joperaw bi frekwenzi ta 'swiċċjar ogħla minn IGBTs. Barra minn hekk, l-impatt tad-dijodu tal-ġisem għandu dejjem jiġi kkunsidrat - għalkemm din mhix kwistjoni fl-istadju ta 'spinta, peress li d-dijodu tal-ġisem ma jmexxix waqt it-tħaddim normali. It-telf ta' konduzzjoni ta' MOSFET huwa ddeterminat mir-reżistenza tiegħu ($R_{DS(ON)}$), li, għal familja MOSFET partikolari, hija proporzjonali għaż-żona effettiva tad-die. Hekk kif il-klassifikazzjoni tal-vultaġġ tiżdied minn 600V għal 1200V, it-telf ta 'konduzzjoni ta' MOSFET jogħla b'mod sinifikanti; konsegwentement, anki jekk MOSFET ta' 1200V għandu klassifikazzjoni ta' $R_{DS(ON)}$ komparabbli, jista' jkun jew mhux disponibbli jew jiswa ħafna flus.
Għal swiċċijiet boost b'rata ta '600V, MOSFETs super-junction huma għażla eċċellenti, li joffru telf ta' konduzzjoni ottimali għal applikazzjonijiet ta 'swiċċjar ta' frekwenza għolja. L-għażliet jinkludu MOSFETs f'TO-220 pakketti b'$R_{DS(ON)}$ taħt il-100 mΩ, jew dawk f'TO-247 pakketti b'$R_{DS(ON)}$ taħt il-50 mΩ. Għal invertituri solari li jeħtieġu swiċċijiet tal-enerġija 1200V, l-IGBTs huma s-soluzzjoni xierqa. Teknoloġiji IGBT avvanzati-bħal NPT Trench u NPT Field Stop-huma ottimizzati għal telf ta 'konduzzjoni aktar baxx, iżda dan jiġi għall-ispiża ta' telf ogħla ta 'swiċċjar, li jagħmilhom inqas adattati għal applikazzjonijiet ta' spinta ta 'frekwenza għolja. Ibbażat fuq teknoloġija planari NPT (Non-Punch-Through) legacy, l-apparat FGL40N120AND ġie żviluppat biex itejjeb l-effiċjenza ta 'ċirkwiti ta' spinta li joperaw fi frekwenzi ta 'swiċċjar għoljin. Fiha $E_{OFF}$ (telf ta' enerġija mit-tifi) ta' livell ta' prestazzjoni ta' 43 µJ/Aa li inkella huwa diffiċli ħafna li jinkiseb, speċjalment meta mqabbel mat-80 µJ/A $E_{OFF}$ tipiku ta' apparati li jutilizzaw teknoloġiji aktar avvanzati. Filwaqt li l-FGL40N120AND għandu vultaġġ ta 'saturazzjoni relattivament għoli ($V_{CE(SAT)}$)-3.0 V (jew 2.1 V f'125 grad) -dan huwa aktar milli kkumpensat mit-telf ta' swiċċjar eċċezzjonalment baxx tiegħu fi frekwenzi ta 'spinta għolja. L-apparat jintegra wkoll diode kontra l-parallel. Taħt tħaddim normali ta 'spinta, dan id-dijodu jibqa' fi stat mhux konduttiv; madankollu, waqt l-istartjar jew avvenimenti temporanji, iċ-ċirkwit ta 'spinta jista' jiġi misjuq f'mod ta 'tħaddim fejn id-dijodu anti-parallel jibda jmexxi. Peress li IGBT m'għandux dijodu tal-ġisem inerenti, dan id-dijodu ppakkjat flimkien huwa essenzjali biex jiżgura tħaddim affidabbli. Għad-dijodu boost innifsu, tip ta' rkupru mgħaġġel - bħal dajowd Stealth™ jew dijodu tal-karbur tas-silikon (SiC) - huwa meħtieġ. Dajowds tas-SiC, b'mod partikolari, joffru vultaġġ 'il quddiem baxx ħafna u telf minimu. Meta tagħżel dajowd ta 'spinta, wieħed għandu jikkunsidra l-impatt tal-kurrent ta' rkupru invers (jew, fil-każ ta 'dijodi SiC, capacitance tal-junction) fuq is-swiċċ ta' spinta, peress li dawn il-fatturi jikkontribwixxu għal telf addizzjonali. F'dan il-kuntest, id-dijodu Stealth II introdott ġdid (FFP08S60S) jagħti prestazzjoni superjuri: taħt kundizzjonijiet ta' $V_{DD}=390\\text{ V}$, $I_D=8\\text{ A}$, $di/dt=200\\text{A/µs}$, u swiċċ ta' grad tal-każ ta' telf ikkalkulat 2000, mJ, meta mqabbel ma' 225 mJ meta tuża d-dijodu ISL9R860P2 Stealth. Konsegwentement, din is-soluzzjoni ttejjeb ukoll l-effiċjenza tal-inverter fi frekwenzi għoljin ta 'swiċċjar. Wara l-istadju tal-pont sħiħ u tal-filtrazzjoni MOSFET, il-pont tal-ħruġ jiġġenera vultaġġ sinusojdali ta '50Hz u sinjal kurrenti. Implimentazzjoni komuni tuża topoloġija standard full-bridge (Figura 2). F'din il-konfigurazzjoni, it-tidwir tas-swiċċijiet ta 'fuq-xellug u ta' isfel tal-lemin japplika vultaġġ pożittiv fit-terminali tal-ħruġ, filwaqt li ddawwar l-iswiċċijiet ta 'fuq-lemin u ta' isfel tax-xellug japplika vultaġġ negattiv. F'din l-applikazzjoni, swiċċ wieħed biss huwa attiv (li jwassal) fi kwalunkwe ħin partikolari. Swiċċ wieħed jopera bi frekwenza PWM għolja, filwaqt li l-ieħor jaħdem bi frekwenza baxxa ta’ 50Hz. Peress li ċ-ċirkwiti tal-bootstrap jiddependu fuq l-azzjoni tal-iswiċċjar tal-apparat tal-ġenb baxx, is-swiċċ tal-ġenb baxx jitħaddem bil-frekwenza għolja PWM, filwaqt li l-iswiċċ tal-ġenb għoli jopera fil-frekwenza ta '50Hz. Minħabba li din l-applikazzjoni tutilizza swiċċijiet tal-enerġija 600V, MOSFETs super-junction 600V huma adattati ħafna. Minħabba li dawn l-iswiċċijiet għandhom jifilħu l-kurrent sħiħ ta 'rkupru b'lura ta' l-apparati komplementari waqt ix-xgħel, l-apparati super-junction ta 'rkupru mgħaġġel - bħall-600V FCH47N60F - huma għażla ideali. B'$R_{DS(ON)}$ ta' 73 mΩ, dan l-apparat joffri telf ta' konduzzjoni aktar baxx meta mqabbel ma' komponenti oħra simili ta' rkupru mgħaġġel. Għalkemm il-karatteristika ta 'rkupru mgħaġġel mhix meħtieġa meta dawn l-apparati jaqilbu f'50Hz, joffru karatteristiċi superjuri $dv/dt$ u $di/dt$, li jtejbu l-affidabilità tas-sistema meta mqabbla ma' MOSFETs super-junction standard.
Għażla oħra ta 'min tikkunsidra hija l-FGH30N60LSD, IGBT 30A/600V b'vultaġġ ta' saturazzjoni ($V_{CE(SAT)}$) ta '1.1V biss. Minħabba t-telf tat-tidwir għoli ħafna tiegħu ($E_{OFF}$) ta '10 mJ, huwa adattat biss għal swiċċjar ta' frekwenza baxxa. MOSFET ta' 50 mΩ, f'temperatura operattiva, juri $R_{DS(ON)}$ ta' 100 mΩ; konsegwentement, f'kurrent ta' 11A, $V_{DS}$ tiegħu huwa ekwivalenti għall-$V_{CE(SAT)}$ ta' dan l-IGBT. Barra minn hekk, minħabba li dan l-IGBT huwa bbażat fuq teknoloġija punch-through eqdem, $V_{CE(SAT)}$ tiegħu jibqa' relattivament stabbli fir-rigward tal-bidliet fit-temperatura. Konsegwentement, dan it-tip ta 'IGBT jista' jnaqqas it-telf totali fil-pont tal-output, u b'hekk iżid l-effiċjenza ġenerali tal-inverter. L-IGBT FGH30N60LSD huwa wkoll effettiv ħafna għal applikazzjonijiet li jeħtieġu jaqilbu bejn teknoloġiji differenti ta 'konverżjoni tal-enerġija-jew topoloġiji speċifiċi-f'kull nofs ċiklu; f'każijiet bħal dawn, l-IGBT jiffunzjona bħala swiċċ tat-topoloġija. Għal tranżizzjonijiet ta 'swiċċjar aktar mgħaġġla, huma impjegati apparati ta' superjunction konvenzjonali jew ta 'rkupru mgħaġġel. Għal topoloġiji speċjalizzati b'rata ta '1200V u konfigurazzjonijiet full-bridge, l-FGL40N120AND imsemmi hawn fuq huwa swiċċ ideali għal invertituri solari moderni ta' frekwenza għolja. Meta teknoloġija speċifika teħtieġ dajowd, dajowds Stealth II™, dajowds Hyperfast™ II, jew dajowds tal-karbur tas-silikon (SiC) iservu bħala soluzzjonijiet eċċellenti.