能比低優(yōu)先級的功能更加頻繁。在光伏逆變器中，通常隔離反饋回路補償和電源開關(guān)調(diào)制有最高優(yōu)先級，然后是支持UL1741和IEEE1547安全標準的電路保護功能，接下來是效率控制（MPP）。其余的固件大多為：在業(yè)務點進行優(yōu)化操作、監(jiān)測系統(tǒng)運行以及支持系統(tǒng)通信任務。

光伏逆變器要在高溫和/或嚴寒中工作25年，我們在選擇用于逆變器的元器件時要特別注意。很明顯，一些元器件，例如用于濾波的電解電容和用于光電隔離的光電耦合器，不可能有25年的壽命。電解電容會干涸并枯竭，光電耦合器的LED亮度會逐漸暗淡，直到停止運行。對于這些脆弱元器件的解決方法是采用高質(zhì)量的薄膜電容器（有更高可靠性，但也需要更高成本）進行替換。而最佳的長期解決方案是放棄光電耦合器而采用先進的CMOS工藝隔離元器件。

CMOS工藝技術(shù)提供高可靠性、低成本、高速率、小尺寸、低功耗、在極端電壓和溫度范圍內(nèi)運行穩(wěn)定性，以及其他許多值得擁有的特性。與光電耦合器中所用的砷化鎵（GaAs）工藝技術(shù)不同，采用CMOS工藝制造的器件沒有內(nèi)在機械磨損。底層CMOS隔離單元是電容性、全差分和高度優(yōu)化的，這滿足嚴格的時序性能、低功耗，以及由外場和快速共模瞬變而造成數(shù)據(jù)錯誤的高免疫力。事實上，將CMOS工藝技術(shù)結(jié)合專有的硅產(chǎn)品設計，其帶來的優(yōu)勢使隔離器件更加牢靠，更“接近理想”隔離器件。與以前大家看到的有所不同，這些器件提供更完整的功能集成度、大幅提高可靠性（60年以上的隔離柵壽命）；可在最大VDD下，支持-40℃到+125℃連續(xù)運行溫度范圍，大幅提高性能、降低功耗、節(jié)省電路板面積并提高易用性。

21世紀光伏逆變器元器件解決方案

如圖1所示，光伏逆變器的結(jié)構(gòu)并非僅限于單相、基于變壓器的逆變器。其他常見類型包括：高頻率、雙極型、三相無變壓器和電池供電逆變器。雖然其拓撲結(jié)構(gòu)彼此不同，但通常共用相同的元器件解決方案。框圖2中顯示幾個使用在基于變壓器、三相逆變器的CMOS工藝隔離器件。

這是一個典型的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，數(shù)字控制器調(diào)節(jié)電源開關(guān)的占空比，迫使光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓的幅值和相位與電網(wǎng)需求精確匹配。隔離門驅(qū)動器在單一封裝中集成安全認證過的電氣隔離（1kV、2.5kV或5kV等級）和高壓側(cè)（high-side）電平轉(zhuǎn)換功能，不需要外部隔離器件。每個驅(qū)動器輸出與其他輸出隔離，使正負電壓輸出可以混合使用，而不會產(chǎn)生閉鎖效應（latch-up）。

圖2

反饋到控制器的電流由一個4mmx4mmx1mm的CMOS隔離交流電流感應器提供（其1kV隔離等級受限于封裝，更大封裝版本有高達5kVrms等級）。此單芯片感應器具有比電流感應變壓器更寬的溫度范圍、更高精度及可靠性。該傳感器在每個周期復位，由數(shù)字控制器產(chǎn)生的逆變器門控制信號產(chǎn)生周期信號，從而無需外部復位電路。電網(wǎng)反饋是系統(tǒng)反饋控制機制的重要組成部分。電阻衰減器用于降低電網(wǎng)電壓到PWM調(diào)制器兼容的范圍，把正弦波輸入轉(zhuǎn)換成一個離散的PWM波形，并且由CMOS數(shù)字隔離器安全隔離。

展望未來

光伏發(fā)電系統(tǒng)對于發(fā)電領(lǐng)域來說是一項相對較新的技術(shù)。和其他新興技術(shù)一樣，光伏發(fā)電系統(tǒng)將隨著技術(shù)的成熟而迅速變化，其無疑將持續(xù)發(fā)展，以滿足市場對更高容量、更低成本和更高可靠性的需求。當出現(xiàn)這些需求時，光伏逆變器將在功能性上進一步擴展，設計人員將需要更高集成度、特定應用相關(guān)的元器件級裝置，這將進一步促進和推動CMOS工藝隔離技術(shù)的創(chuàng)新。隨著不斷發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)將變得更加普遍，最終成為公共服務設施中的主流，從而大大減少我們對火力發(fā)電的依賴。