采用 GaN 能让你重新认识太阳能逆变器

太阳能逆变器：采用GaN前后对比

  “太平洋煤气电力公司为住宅发起了于2016年7月28日星期四举行的智能日活动。记得在电费最高的下午2点至7点减少用电量，节省能源。”

在德克萨斯和加利福尼亚都曾生活过，我已经习惯了炎热充满阳光的夏天。我也常常从当地的公用事业部门收到像上面那样的短信。我要尽我所能在不增加电费的情况下保持凉爽，但这不是太容易，尤其是在下午2点至7点之间日内温度最高的时候。

但是，烈日带来很多很酷的好处，太阳能便是其中之一。安装太阳能电池板是补充电力的好方法，可以保持舒适，节省金钱。

听起来像推销宣传？并非如此。据太阳能能源产业协会，2015年，加利福尼亚安装太阳能发电容量达3,266MW，是美国安装太阳能发电容量最大的州，这些太阳能电量足够3,494,000户家庭使用。尽管如此，这些家庭需要逆变器将来自太阳能电池板的直流电压转换为室内所使用的交流电压。

这些逆变器要非常高效——如果把宝贵的能源浪费在逆变器中，为什么要费时费力地花钱在房顶安装太阳能电池板？逆变器还要紧凑，具有成本效益。

图1为太阳能逆变器系统的典型框图。采用最大功率点跟踪（MPPT）算法的前端直流升压电路用于在一天中的不同时间和当太阳能电池板被云或其他遮光情况完全或部分遮挡时优化太阳能电池板电压。第二级是直流-交流逆变器。逆变器将直流母线电压转换为适合负载使用的50或60Hz电压。该系统的变体可以包括电池蓄电系统和/或用于在太阳较弱时进一步提高整体效率的升压电路旁路开关。 

图 1：典型太阳能逆变器

TI的氮化镓（GaN）技术与TI的数字电源Piccolo™微处理器相结合，使升压和逆变器级能以高于100kHz的频率工作，而传统的绝缘栅双极晶体管（IGBT）设计以低于20KHz的频率运行。较高的频率大大降低了逆变器和电源优化器（如使用）中大型磁铁的尺寸。GaN功率级固有的低开关损耗使得效率可以达到99％以上。更高的效率意味着更小的散热器和需要较少的散热，使设计更加紧凑和更具成本效益。

让我们一起重新考虑您的太阳能逆变器设计。用TI的GaN产品组合开始设计。

其它信息

学习使用集成驱动器优化GaN性能。

阅读白皮书《一种实现GaN产品可靠性的综合方法》或者博文《让我们使用可靠的GaN技术》了解关于TI GaN的可靠性。

从采用C2000 Piccolo微控制器(MCU)的数字控制太阳能微逆变器设计开始吧。