Sun Farmer太陽能逆變器平臺

Sun Farmer太陽能逆變器平臺是IMI新加坡研發團隊研制的第一款逆變器產品，其輸出端采用了無變壓器的拓撲結構，并輔之以在前端DC-DC轉換器內采用小型高頻高效變壓器。該產品帶有零電壓轉換(ZVT)機制的相移DC-DC轉換器，以減少半導體器件的開關損耗；在輸出端則采用全橋拓撲驅動兩個電感。

這款IMI太陽能逆變器的核心是一顆32位微處理器，它具有用于并網操作電源管理和MPPT算法的全數字控制算法，固件是用C語言開發的。

微處理器執行的任務包括，DC-DC部分的MPPT跟蹤機制；電網電壓過零檢測；使用PLL的電網相同步；電網電壓和電流的Park和反Park變換；有功功率和無功功率計算；以及其它保護功能。

Sun Farmer逆變器的特別之處在于：一旦連接到光伏電池，就不再需要用戶干預。它會自動檢測電網電壓的存在，并控制其輸出電壓與電網電壓、頻率和相位同步。這款太陽能逆變器的目標壽命是8年以上。

逆變器的安全特性也很重要。連接光伏系統的電網當發生故障時，必須要觀察孤島情況。當發生孤島情況時，必須立即將光伏發電系統與主電網斷開。若光伏輸出與負載匹配，則光伏系統可以繼續僅為本地負載供電。不過，如果在發生孤島情況期間，光伏系統沒有與主電網斷開，則將有瞬時過電流經過光伏系統逆變器，從而可能損壞斷路器等保護設備。

必須保護光伏或其它任一種分布式發電系統免受孤島現象的損害，主要原因如下：

（1） 電網無法控制孤島的電壓和頻率，從而有可能在電網無法控制的情況下損壞客戶端設備。

（2） 公用設施以及分布式光伏能源的所有者需要對連至其電網的客戶設備的電氣損壞負責。

(3）孤島可能對電力系統員工或公眾造成危害，因為它會使那些通常被認為已與所有勵源斷開的線路帶電。

(4）孤島重新并網后，可能會由于相移閉合導致線路重新跳閘、或損壞分布式能源產生設備或連接的其它設備。

（5）孤島可能會干擾公共機構為恢復正常服務而手動或自動恢復電網的操作。

除了具有防范孤島危害的功能外，逆變器還需要滿足特定地區提出的各中具體安全條例和規范。

逆變器的未來

未來的太陽能逆變器需要具備以下特性。

更高的效率：目前，美國市場上逆變器的最高效率可達95％。在歐洲，由于采用無變壓器的設計和創新的拓撲結構，可實現更高效率。例如：有一款產品(SMA Sunny Mini Central 8000TL)就聲稱可達到98％的效率。

更低的成本：大約0.2-0.3美元/瓦的價格已被設定為2020年逆變器的價格目標，這意味著比目前售價降低了50-75％。這個目標最有可能通過增加產量和改善學習曲線來實現。

更高可靠性：目前，逆變器的MTBF(平均無故障時間)為5~10年。理想情況是，逆變器的壽命應與光伏發電系統內的其它組件一樣長(即25年)。但很多人懷疑，是否有可能以合理的成本實現這樣的目標。在中近期，通過改進質量控制、更好地散熱并降低復雜性，MTBF大于10年的目標是可能實現的。

先進的通信功能：今天，逆變器可以記錄并借助制造商特定的協議傳遞信息。下一代單元應使用通用的通信標準傳送更全面的系統信息，以實現先進的診斷功能，并能與公用服務機構通信，以支持電網的穩定性。

本文小結

Sun Farmer太陽能逆變器平臺項目是一個試點項目，它最終將為未來采用替代能源的能量采集系統的進一步開發鋪平道路。目前大多數發達國家已開始采取措施解決溫室氣體排放，并正在努力解決由全球變暖帶來的環境問題，未來幾十年，節能產品和能量采集系統市場將經歷一個不斷增長的過程。因此，對Sun Farmer項目設計和開發的長期投資將是明智之舉。