本文對這些逆變器中采用的功率電路進行了考察，并推薦了針對開關和整流器件的最佳選擇。 太陽能逆變器(光電逆變器)的市場正在不斷增長。而這些逆變器需要極高的效率和可靠性。　  

　　光電逆變器的一般結構如圖1所示，有三種不同的逆變器可供選擇。太陽光照射在通過串聯方式連接的太陽能模塊上，每一個模塊都包含了一組串聯的太陽能電池(太陽能電池)單元。太陽能模塊產生的直流(DC)電壓在幾百伏的數量級，具體數值根據模塊陣列的光照條件、電池的溫度及串聯模塊的數量而定。 

　　這類逆變器的首要功能是把輸入的直流電壓轉換為一穩定的值。該功能通過升壓轉換器來實現，并需要升壓開關和升壓二極管。 

　　在第一種結構中，升壓級之后是一個隔離的全橋變換器。全橋變壓器的作用是提供隔離。輸出上的第二個全橋變換器是用來從第一級的全橋變換器的直流直流變換成交流(AC)電壓。其輸出再經由額外的雙觸點繼電器開關連接到交流電電網網絡之前被濾波，目的是在故障事件中提供安全隔離及在夜間與供電電網隔離。 

　　第二種結構是非隔離方案。其中，交流電交流電壓由升壓級輸出的直流電壓直接產生。 

　　第三種結構利用功率開關和功率二極管的創新型拓撲結構，把升壓和交流電交流產生部分的功能整合在一個專用拓撲中。 

　　盡管太陽能電池板的轉換效率非常低，讓逆變器的效率盡可能接近100%卻非常重要。在德國，安裝在朝南屋頂上的3kW串聯模塊預計每年可發電2550 kWh。若逆變器效率從95%增加到96%，每年便可以多發電25kWh。而利用額外的太陽能模塊產生這25kWh的費用與增加一個逆變器相當。由于效率從95%提高到96%不會使到逆變器的成本加倍，故對更高效的逆變器進行投資是必然的選擇。對新興設計而言，以最具成本效益地提高逆變器效率是關鍵的設計準則。 

　　至于逆變器的可靠性和成本則是另外兩個設計準則。更高的效率可以降低負載周期上的溫度波動，從而提高可靠性，因此，這些準則實際上是相關聯的。模塊的使用也會提高可靠性。 

　　此外，專門為低頻(100Hz)轉換而優化的開關對這些拓撲也很有用處。對于任何特定的硅技術，針對快速轉換優化的開關比針對低頻轉換應用優化的開關具有更高的導通損耗。 

　　2.用于升壓級的開關和二極管  

　　升壓級一般設計為連續電流模式轉換器。根據逆變器所采用的陣列中太陽能模塊的數量，來選者使用600V還是1200V的器件。

　　功率開關的兩個選擇是MOSFET和IGBT。一般而言，MOSFET比IGBT可以工作在更高的開關頻率下。此外，還必須始終考慮體二極管的影響：在升壓級的情況下并沒有什么問題，因為正常工作模式下體二極管不導通。MOSFET的導通損耗可根據導通阻抗RDS(ON)來計算，對于給定的MOSFET系列，這與有效裸片面積成比例關系。當額定電壓從600V變化到1200V時，MOSFET的傳導損耗會大大增加，因此，即使額定RDS(ON)相當，1200V的MOSFET也不可用或是價格太高。 

　　對于額定600V的升壓開關，可采用超結MOSFET。對高頻開關應用，這種技術具有最佳的導通損耗。目前市面上有采用TO-220封裝、RDS(ON)值低于100毫歐的MOSFET和采用TO-247封裝、RDS(ON)值低于50毫歐的MOSFET。 

　　對于需要1200V功率開關的太陽能逆變器，IGBT是適當的選擇。較先進的IGBT技術，比如NPT戰壕和NPT領域停止，都針對降低導通損耗做了優化，但代價是較高的開關損耗，這使得它們不太適合于高頻下的升壓應用。 

　　飛兆半導體在舊有NPT平面技術的基礎上開發了一種可以提高高開關頻率的升壓電路效率的器件FGL40N120AND，具有43uJ和的EOFF，比較采用更先進技術器件的EOFF為80uJ和A，但要獲得這種性能卻非常困難。FGL40N120AND器件的缺點在于飽和壓降VCE(SAT)(3.0V相對于125oC的2.1V)較高，不過它在高升壓開關頻率下開關損耗很低的優點已足以彌補這一切。該器件還集成了反并聯二極管。在正常升壓工作下，該二極管不會導通。然而，在啟動期間或瞬變情況下，升壓電路有可能被驅使進入工作模式，這