【導讀】預yu計ji在zai未wei來lai五wu年nian，住zhu宅zhai太tai陽yang能neng係xi統tong的de數shu量liang將jiang大da幅fu增zeng長chang。太tai陽yang能neng係xi統tong能neng為wei家jia庭ting提ti供gong清qing潔jie和he綠lv色se的de能neng源yuan，用yong於yu為wei家jia用yong電dian器qi供gong電dian
，為wei電dian動dong汽qi車che充chong電dian
，甚shen至zhi將jiang多duo餘yu的de電dian力li輸shu送song至zhi電dian網wang。有you了le太tai陽yang能neng係xi統tong，即ji使shi發fa生sheng電dian網wang故gu障zhang，也ye不bu用yong擔dan心xin。本ben篇pian博bo客ke介jie紹shao了le住zhu宅zhai太tai陽yang能neng係xi統tong的de主zhu要yao組zu成cheng部bu分fen
，並bing建jian議yi采cai用yong安an森sen美mei (onsemi) 的電源方案方案來提高太陽能係統的效率
、可靠性和成本優勢。

住宅太陽能逆變器係統概述

住宅太陽能逆變器係統中包括了產生可變直流電壓的光伏麵板陣列。升壓轉換器使用“最大功率點跟蹤”(MPPT) 方法（根據陽光的強度和方向優化能量采集），將可變直流電壓提升到更高的直流鏈路電壓。然後，單相 DC/AC 逆變器將直流鏈路電壓（通常 < 600 VDC）轉換為交流電壓（120 至 240 V），然後連接到負載或電網。

住宅太陽能逆變器類型多樣
，但最常見的兩種是微型逆變器和組串式逆變器。微型逆變器太陽能係統使用多個 DC/AC 逆變器，每個逆變器連接到一個光伏麵板
，通常可產生高達 1 kW 的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)。組(zu)串(chuan)式(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)係(xi)統(tong)將(jiang)來(lai)自(zi)多(duo)個(ge)並(bing)行(xing)的(de)光(guang)伏(fu)麵(mian)板(ban)的(de)輸(shu)入(ru)相(xiang)結(jie)合(he)。然(ran)而(er)，連(lian)接(jie)幾(ji)個(ge)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)板(ban)的(de)組(zu)串(chuan)式(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)不(bu)如(ru)微(wei)型(xing)逆(ni)變(bian)器(qi)係(xi)統(tong)
，因(yin)為(wei)如(ru)果(guo)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)麵(mian)板(ban)接(jie)收(shou)的(de)光(guang)比(bi)串(chuan)聯(lian)的(de)其(qi)他(ta)麵(mian)板(ban)少(shao)，則(ze)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)輸(shu)出(chu)都(dou)會(hui)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)。但(dan)成(cheng)本(ben)會(hui)比(bi)每(mei)個(ge)麵(mian)板(ban)都(dou)配(pei)備(bei)一(yi)個(ge)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)微(wei)型(xing)逆(ni)變(bian)器(qi)係(xi)統(tong)便(bian)宜(yi)。

圖 1：微型逆變器係統（左）和組串式逆變器係統（右）的框圖

功率優化器（集成 MPPT 的 DC−DC 轉換器）有(you)助(zhu)於(yu)提(ti)高(gao)組(zu)串(chuan)式(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)效(xiao)率(lv)。它(ta)將(jiang)光(guang)伏(fu)麵(mian)板(ban)的(de)可(ke)變(bian)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)為(wei)固(gu)定(ding)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)
，使(shi)得(de)單(dan)個(ge)麵(mian)板(ban)的(de)低(di)光(guang)伏(fu)輸(shu)出(chu)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)整(zheng)體(ti)效(xiao)率(lv)。

電池儲能係統

電池儲能係統 (BESS) duizhuzhaitaiyangnengxitongzhiguanzhongyao。daduoshuqingkuangxia，nengliangdecaijifashengzaiyongdianxuqiuzuidideshihou，jibaitianrenmenbuzaijiashi。shiyongdianchichucunnengliang，jiukeyizaixuyaoshi（晚上人們在家時）靈活用電。雙向轉換器將 BESS lianjiedaotaiyangnengxitong。baitian，dangguangfumianbanfadianshi，zhuanhuanqiweidianchizuchongdian。wanshang，dangmianbanbufadianshi，shuangxiangzhuanhuanqihuijiangdianchizhongchucundenengliangshifangchulai，yongyuqudongfuzai。

圖 2：連接到太陽能係統的電池儲能係統 (BESS)

DC−DC 升壓變換器

單升壓 DC-DC 變換器是住宅係統中最常見的非隔離拓撲結構，而反激式變換器常用於需要隔離的情況。這兩種拓撲結構成本較低，並且外形小巧。

DC-AC 變換器

逆變器可以使用多種拓撲結構構建，例如采用安森美 NXH75M65L4Q1 H6.5 IGBT 模塊的逆變器。該設計不需要變壓器，降低了整個係統的重量、尺寸和成本。該拓撲結構解決了由共模 (CM) 電壓作用於光伏陣列的寄生電容引起的漏電流問題。

圖 3：H6.5 拓撲結構適用於住宅太陽能逆變器

雙向 DC−DC 變換器

雙向 DC-DC 變換器對儲能係統中的電池進行充電和放電。這通常使用諧振 CLLC 或雙有源橋或者搭配簡單的buck-boost隔離拓撲結構。它支持廣泛的輸入和輸出電壓，並使用零電壓開關 (ZVS) 來提高效率。此外還將通過電池組與光伏麵板隔離來保障安全性。

用於太陽能係統的 IGBT

安森美提供用於住宅太陽能係統的 600 V 和 650 V IGBT。這些 IGBT 采用了窄台麵、寬溝槽 Field Stop 4 (FS4) 技術，提供閂鎖抗擾度和更小的柵極電容。場截止層能夠提高耐壓能力並且減少漂移層厚度，反過來也可以減少導通和開關損耗至

圖 4：用於太陽能係統的安森美功率半導體

碳化矽進一步提高了住宅太陽能係統的性能

碳化矽 (SiC) 器件能夠給住宅太陽能係統帶來更小尺寸的逆變器，同時提供比矽基器件更好的性能。安森美650 V EliteSiC 分立 MOSFET 在不同VGS 和溫度上都具有低 RDS(ON)，我們建議使用負柵極電壓來驅動

，這不僅提高了抗噪性能，也避免了在橋式拓撲結構中使用時的導通錯誤。

圖 5：SiC 器件可以提高住宅太陽能逆變器的性能

加速工程師設計住宅太陽能係統

安森美提供廣泛的產品和工具組合
，有助於簡化太陽能係統的組件選擇
，包括 SECO−HVDCDC1362−40 W−GEVB 40 W SiC 高壓輔助電源等參考設計。其中包括加快產品開發所需的各種資源（用戶手冊、物料清單
、Gerber 文件等）。安森美還可為希望執行更進階的係統評估和開發的係統設計者提供 SPICE 模型。

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