预计在未来五年@@，住宅太阳能系统@@的@@数量将大幅增长@@。太阳能系统@@能为家庭提供清洁和@@绿色的@@能源@@，用于为家用电器供电@@，为电动汽车充电@@，甚至@@将多余的@@电力输送至@@电网@@@@。有了太阳能系统@@@@，即使发生电网@@故障@@，也不用担心@@。本文介绍了住宅太阳能系统@@的@@主要组成部分@@，并建议采用安森美@@@@ (onsemi) 的@@电源方案方案来提高@@太阳能系统@@的@@效率@@、可靠性和@@成本优势@@。
住宅太阳能逆变器@@系统概述@@
住宅太阳能逆变器@@系统中包括@@了产生可变直流电压的@@光伏面板阵列@@。升压转换器@@使用@@“最大功率点跟踪@@”(MPPT) 方法@@（根据阳光的@@强度和@@方向优化能量采集@@），将可变直流电压提升到更高的@@直流链路电压@@。然后@@，单相@@ DC/AC 逆变器@@将直流链路电压@@（通常@@<600VDC）转换为交流电压@@（120至@@240V），然后@@连接到负载或@@电网@@@@。
住宅太阳能逆变器@@类型多样@@，但最常见的@@两种是微型逆变器@@和@@组串式逆变器@@@@。微型逆变器@@太阳能系统@@使用多个@@DC/AC逆变器@@，每个逆变器@@连接到一个光伏面板@@，通常@@可产生高达@@1kW的@@输出功率@@。组串式逆变器@@系统将来自多个并行的@@光伏面板的@@输入相结合@@。然而@@，连接几个太阳能电池板的@@组串式逆变器@@的@@效率不如微型逆变器@@系统@@@@，因为如果其中一个面板接收的@@光比串联的@@其他面板少@@，则整个系统输出都会受到影响@@。但成本会比每个面板都配备@@一个逆变器@@的@@微型逆变器@@系统@@便宜@@。
图@@ 1：微型逆变器@@系统@@（左@@）和@@组串式逆变器@@系统@@（右@@）的@@框图@@@@
功率优化器@@（集成@@MPPT的@@DC−DC转换器@@）有助于提高@@组串式逆变器@@系统的@@效率@@。它将光伏面板的@@可变直流电压转换为固定直流电压@@，使得单个面板的@@低光伏输出不会影响整体效率@@。 电池储能系统@@ 电池储能系统@@ (BESS) 对住宅太阳能系统@@至@@关重要@@。大多数情况下@@，能量的@@采集发生在用电需求最低的@@时候@@，即白天@@人们不在家时@@。使用电池储存能量@@，就可以在需要时@@（晚上@@人们在家时@@）灵活用电@@。双向@@转换器@@将@@BESS连接到太阳能系统@@@@。白天@@，当光伏面板发电时@@，转换器@@为电池组充电@@。晚上@@，当面板不发电时@@，双向@@转换器@@会将电池中储存的@@能量释放出来@@，用于驱动负载@@。图@@ 2：连接到太阳能系统@@@@的@@电池储能系统@@@@ (BESS)
DC−DC升压变换器@@@@ 单升压@@DC-DC变换器@@是住宅系统中最常见的@@非隔离拓扑结构@@@@，而反激式变换器@@常用于需要隔离的@@情况@@。这两种拓扑结构成本较低@@，并且外形小巧@@。 DC-AC变换器@@ 逆变器@@可以使用多种拓扑结构构建@@，例如采用安森美@@@@NXH75M65L4Q1 H6.5 IGBT模块的@@逆变器@@@@。该设计不需要变压器@@，降低了整个系统的@@重量@@、尺寸和@@成本@@。该拓扑结构解决了由共模@@ (CM) 电压作用于光伏阵列的@@寄生电容引起的@@漏电流问题@@。图@@ 3：H6.5 拓扑结构适用于住宅太阳能逆变器@@@@
双向@@DC−DC变换器@@ 双向@@DC-DC变换器@@对储能系统中的@@电池进行充电和@@放电@@。这通常@@使用谐振@@CLLC或@@双有源桥或@@者搭配简单的@@@@buck-boost隔离拓扑结构@@。它支持广泛的@@输入和@@输出电压@@，并使用零电压开关@@ (ZVS) 来提高@@效率@@。此外还将通过电池组与光伏面板隔离来保障安全性@@。 用于太阳能系统@@的@@@@IGBT 安森美@@提供用于住宅太阳能系统@@的@@@@600V和@@650V IGBT。这些@@IGBT采用了窄台面@@、宽沟槽@@Field Stop 4(FS4) 技术@@，提供闩锁抗扰度和@@更小的@@栅极电容@@。场截止层能够提高@@耐压能力并且减少漂移层厚度@@，反过来也可以减少导通和@@开关损耗@@。图@@ 4：用于太阳能系统@@的@@@@安森美@@功率半导体@@
碳化硅@@进一步提高@@了住宅太阳能系统@@的@@性能@@ 碳化硅@@ (SiC) 器件能够给住宅太阳能系统@@带来更小尺寸的@@逆变器@@@@，同时提供比硅基器件更好的@@性能@@。安森美@@650V EliteSiC分立@@MOSFET在不同@@VGS和@@温度上都具有低@@RDS(ON)，我们建议使用负栅极电压来驱动@@，这不仅提高@@了抗噪性能@@，也避免了在桥式拓扑结构中使用时的@@导通错误@@。图@@ 5：SiC 器件可以提高@@住宅太阳能逆变器@@的@@性能@@
加速工程师设计住宅太阳能系统@@@@ 安森美@@提供广泛的@@产品和@@工具组合@@，有助于简化太阳能系统@@的@@组件选择@@，包括@@SECO−HVDCDC1362−40 W−GEVB 40 W SiC高压辅助电源等参考设计@@。其中包括@@加快产品开发所需的@@各种资源@@（用户手册@@、物料清单@@、Gerber文件等@@）。安森美@@还可为希望执行更进阶的@@系统评估和@@开发的@@系统设计者提供@@SPICE模型@@。 文章来源@@：安森美@@