太陽(yáng)能電池：分散配置逆變器及轉(zhuǎn)換器

　　“太陽(yáng)能電池模塊即將迎來(lái)一場(chǎng)大變革。對(duì)我們來(lái)說將出現(xiàn)大量業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)”。發(fā)出此言的是美國(guó)德州儀器（TI）。該公司2009年5月組建了專門從事太陽(yáng)能電池業(yè)務(wù)的團(tuán)隊(duì)。太陽(yáng)能電池模塊的變革是指，將多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊串聯(lián)后再與逆變器連接的方式，改為在各個(gè)模塊中配備逆變器及轉(zhuǎn)換器的方式（圖2）。

圖2：分散配置電力轉(zhuǎn)換電路

太陽(yáng)能電池系統(tǒng)一般要串聯(lián)太陽(yáng)能電池模塊后，再與進(jìn)行DC-AC轉(zhuǎn)換的逆變器連接（圖中的“一般系統(tǒng)”）。新系統(tǒng)則在各個(gè)模塊中設(shè)置進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器之后，與逆變器連接，或者為每個(gè)模塊分散配置逆變器，因此可提高太陽(yáng)能電池系統(tǒng)的實(shí)用效率。該圖根據(jù)美國(guó)德州儀器的資料繪制而成。

　　TI表示，此前的方式存在的問題是如果有因日照不均以及特性不均等導(dǎo)致輸出功率下降的模塊，整體輸出功率就會(huì)大幅降低。解決這一問題的方法是，分散配置逆變器及轉(zhuǎn)換器。這種名為“微型逆變器”或“微型轉(zhuǎn)換器”的方法具有通過優(yōu)化各模塊輸出功率使整體輸出功率最大化的特點(diǎn)。此外，與通信功能相結(jié)合的話，還可用于監(jiān)控各個(gè)模塊的狀態(tài)，檢測(cè)出發(fā)生故障的模塊。

　　太陽(yáng)能電池的逆變器原本就可以說成是半導(dǎo)體器件的集合體（圖3）。TI打算利用該公司的優(yōu)勢(shì)技術(shù)，增加用于微型逆變器及微型轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品種類，包括對(duì)各模塊輸出功率進(jìn)行優(yōu)化的控制IC，以及用于傳遞各模塊情況的通信IC等。

圖3：逆變器的控制電路構(gòu)成
太陽(yáng)能電池系統(tǒng)采用的普通逆變器的控制電路構(gòu)成。需要使用多種半導(dǎo)體。該圖根據(jù)TI的資料繪制。

 
圖4：精度必須達(dá)到16bit的原因
送電系統(tǒng)中的電力監(jiān)控電路需要高精度測(cè)量電壓。要滿足規(guī)定的要求值并進(jìn)行數(shù)字控制，需要對(duì)傳感器提供的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行16bit數(shù)字轉(zhuǎn)換。該圖根據(jù)美信的資料繪制而成。

　　微型逆變器將現(xiàn)有的逆變器功能配備在在各個(gè)模塊上，從輸出功率的優(yōu)化到DC-AC轉(zhuǎn)換均由模塊來(lái)進(jìn)行。由于從模塊輸出的電力為交流電，可直接接入電網(wǎng)，因此施工較為容易。預(yù)計(jì)為住宅或商用設(shè)施安裝設(shè)備的企業(yè)存在這方面的需求。

　　另一方面，微型轉(zhuǎn)換器對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行輸出功率的優(yōu)化和DC-DC轉(zhuǎn)換，剩下的DC-AC轉(zhuǎn)換則交由另外設(shè)置的逆變器完成。由于太陽(yáng)能電池模塊輸出的電力為直流電，因此適用于將產(chǎn)生的電力直接以直流狀態(tài)充入充電電池等用途。比如在未通電地區(qū)的無(wú)線通信基站等未接入電網(wǎng)的獨(dú)立設(shè)施等存在這方面的需求。（未完待續(xù)，記者：大久保 聰，河合 基伸）