太陽能發(fā)電系統(tǒng)對半導體器件的需求分析

　　太陽能逆變器是整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。它把光伏單元可變的直流電壓輸出轉(zhuǎn)換為清潔的50Hz或60Hz的正弦電壓源，從而為商用電網(wǎng)或本地電網(wǎng)供電。因為太陽電池板的光電轉(zhuǎn)換效率可能受到陽光照射的角度、云層、陰影或氣候條件的影響，所以，太陽能發(fā)電系統(tǒng)必須把不斷變化的直流電轉(zhuǎn)換為經(jīng)過很好調(diào)整的交流電源。對充電電池的最大輸出功率應(yīng)出現(xiàn)在光伏電池的電壓和電流積的峰值處，如圖1所示。

　　為了實現(xiàn)最大功率點輸出的跟蹤(MPPT)，微控制器要運行MPPT算法，以調(diào)節(jié)太陽能電池板的方向、輸出的直流電壓和電流，使之獲得峰值功率輸出，就需要采用微控制器以及傳感器來跟蹤太陽方位角以及高度角。

　　目前，在自適應(yīng)太陽方位角、高度角以及輻射強度的跟蹤系統(tǒng)中，組成部件包括輻射強度傳感器、跟蹤傳感器、自動控制芯片、步進電機和細分驅(qū)動器、機械傳動機構(gòu)及集能平臺等幾部分。對于風能/太陽能一體化的發(fā)電系統(tǒng)，還要檢測光伏陣列的輸出電壓/電流、跟蹤光強、環(huán)境光強、蓄電池充電電流/電壓、逆變器的輸出交流電流、交流電壓、環(huán)境溫度、蓄電池溫度、光伏陣列溫度、太陽方位角、高度角和風速。因此，對微控制器的數(shù)據(jù)采集能力以及A/D轉(zhuǎn)換以及處理提出了很高的要求。

　　在大規(guī)模部署的太陽能并網(wǎng)發(fā)電廠中，光伏電池板的數(shù)量很大，為此，TI公司提出了“微型逆變器”的概念，它既能夠在較寬的范圍內(nèi)掃描各個獨立的太陽能電池板的峰值功率點，避免把局部峰值作為MPP點，同時，又能夠提高最大功率點輸出跟蹤的效率。TI提出的這種系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。從中可看到，對于DC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/AC轉(zhuǎn)換器以及控制器、通信接口的需求也非常大。