市場上主要有兩類PV逆變器

，即無變壓器逆變器和變壓器隔離逆變器。無變壓器逆變器可能會受到大接地漏電流和注入的直流的影響
，因為PV電池板與交流網之間存在很大的電池板電容而且缺少隔離，如圖1(a)所(suo)示(shi)。如(ru)果(guo)有(you)直(zhi)流(liu)組(zu)分(fen)注(zhu)入(ru)電(dian)網(wang)中(zhong)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)流(liu)中(zhong)
，這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)是(shi)應(ying)該(gai)避(bi)免(mian)的(de)，因(yin)為(wei)結(jie)果(guo)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)配(pei)電(dian)變(bian)壓(ya)器(qi)飽(bao)和(he)。許(xu)多(duo)安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)對(dui)電(dian)網(wang)中(zhong)注(zhu)入(ru)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)量(liang)進(jin)行(xing)了(le)嚴(yan)格(ge)的(de)規(gui)定(ding)，有(you)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)
，必(bi)須(xu)對(dui)變(bian)壓(ya)器(qi)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)。在(zai)電(dian)池(chi)板(ban)與(yu)電(dian)網(wang)之(zhi)間(jian)采(cai)用(yong)變(bian)壓(ya)器(qi)隔(ge)離(li)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)因(yin)電(dian)池(chi)板(ban)相(xiang)對(dui)於(yu)電(dian)網(wang)的(de)電(dian)壓(ya)差(cha)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)直(zhi)流(liu)注(zhu)入(ru)路(lu)徑(jing)，如(ru)圖(tu)1(b)所示。除直流注入以外
，並網逆變器還需滿足電網的其他要求，比如總諧波失真和單諧波電流水平、功率係數以及孤網運行情況的檢測等。電網電壓和注入電網的電流必須精確監控。如果用於執行MPPT和柵極驅動功能的控製器位於電池板一端，則必須將這些測量值隔離開來。為了使PV電池板發揮最大效率，需采用最大功率點跟蹤(MPPT)算法。為了實現MPTT，還需監控電池板電壓和電流。當人們嚐試串聯多個PV逆變器以減少所需逆變器的數量時，電池板電壓可能變得非常高。從PV電池板高邊端進行的電流測量也需要隔離。除了隔離電流和電壓測量以外
，還需要RS-485、RS-232和CAN等接口功能。RS-485或RS-232一般用於麵向這些PV逆ni變bian器qi的de通tong信xin，以yi獲huo得de實shi時shi的de性xing能neng數shu據ju，而er通tong信xin總zong線xian則ze需xu要yao進jin行xing隔ge離li，因yin為wei總zong線xian需xu要yao傳chuan輸shu較jiao長chang的de距ju離li
，同tong時shi也ye是shi出chu於yu安an全quan考kao慮lv。對dui於yu通tong信xin距ju離li較jiao短duan時shi，也ye可ke使shi用yong隔ge離liCAN。這些收發器也需要把隔離電源從電池板一端抽取至總線一端。

傳(chuan)統(tong)上(shang)，隔(ge)離(li)是(shi)由(you)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)實(shi)現(xian)的(de)。然(ran)而(er)，光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)的(de)電(dian)流(liu)傳(chuan)輸(shu)功(gong)能(neng)會(hui)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)而(er)下(xia)降(jiang)，可(ke)能(neng)幾(ji)年(nian)後(hou)就(jiu)無(wu)法(fa)運(yun)行(xing)，遠(yuan)遠(yuan)低(di)於(yu)許(xu)多(duo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)板(ban)提(ti)供(gong)的(de)20年壽命擔保。這裏，我們建議使用基於微變壓器的信號和電源隔離法，這種方法可以滿足PV逆變器中存在的多種集成需求。這種方法不但可以克服光耦合器的性能下降缺陷，而且允許集成ADC之類的檢測功能或者RS-485或RS-232收發器之類的接口功能。另外，該方法可以提供隔離電源用以驅動這些檢測IC、gelishoufaqihuozhegelizhajiqudongqi。jiyuguangouheqidezhajiqudongqizehaodianliangda，shixutexingyefeichangbuwending。jiyuweibianyaqidezhajiqudongqibudangonghaogengdi，erqiekeyijuyoupipeixinggenghaodezhajiqudongqishixutexing
，keyixianzhutigaoxitongdezonggonglvzhuanhuanxiaolv。gelidexinhaohedianyuanjichengyekedafujianshaoyuanjianshuliang
，congerjiangdixitongchengben、提高可靠性。
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用微變壓器實現信號和電源隔離

微變壓器可以用於提供集成的信號和電源隔離，最大額定值為5 kV rms [1]。對(dui)於(yu)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)，輸(shu)入(ru)數(shu)據(ju)通(tong)常(chang)在(zai)編(bian)碼(ma)之(zhi)後(hou)再(zai)傳(chuan)輸(shu)給(gei)數(shu)據(ju)變(bian)壓(ya)器(qi)原(yuan)邊(bian)。副(fu)邊(bian)則(ze)通(tong)過(guo)解(jie)碼(ma)來(lai)還(hai)原(yuan)信(xin)號(hao)。輸(shu)入(ru)與(yu)輸(shu)出(chu)之(zhi)間(jian)的(de)隔(ge)離(li)通(tong)過(guo)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)與(yu)次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)之(zhi)間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)來(lai)實(shi)現(xian)。為(wei)了(le)在(zai)隔(ge)離(li)之(zhi)間(jian)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)的(de)電(dian)源(yuan)傳(chuan)輸(shu)，用(yong)一(yi)個(ge)自(zi)振(zhen)高(gao)頻(pin)振(zhen)蕩(dang)器(qi)來(lai)驅(qu)動(dong)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)原(yuan)邊(bian)
，同(tong)時(shi)用(yong)高(gao)頻(pin)肖(xiao)特(te)基(ji)二(er)極(ji)管(guan)來(lai)提(ti)供(gong)整(zheng)流(liu)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)。調(tiao)節(jie)由(you)次(ci)級(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)PWM完成
，該PWM通過一個反饋變壓器以遠低於振蕩頻率的頻率來開啟和關閉振蕩器
，如圖2(a)所示。通過反饋變壓器的反饋信號的工作方式與通過數據變壓器
的其他數據通道信號相同。當為能量轉換和反饋設置不同的控製路徑時，可以優化能量轉換效率，同時維持調節的穩定性。圖2(b)展示的是帶四個獨立的隔離數據通道的500 mW隔離dc-dc轉換器。

在本例中，變壓器由兩個獨立的芯片構成，一個是編碼器(即原邊芯片)，另一個是解碼器(即副邊芯片)。然而
，這主要是出於成本原因考慮，而在理論上

，變壓器是可以用其中一個IC芯片構建的。柵極驅動器

、收發器、ADC等額外電路功能全部都可以集成進來。





PV逆變器中的隔離集成

圖3所示為一個典型的3級並網PV逆變器。第1級是一個可選的升壓轉換器，用於提高電池板電壓，該電壓然後再通過隔離dc-dc轉換器級。該隔離dc-dc轉換器包括一個通過高頻變壓器的全橋dc-ac轉換功能。該高頻變壓器具有尺寸小
、效率高的優勢。副邊的交流被整流成通常高於電網峰值電壓的直流電壓。整流形成的直流再通過第3逆變器級轉換成電網線路頻率。需要檢測電池板輸出電壓和電流，並將其饋入一個微控製器，以執行最大功率傳輸跟蹤(MPTT)算法。同時，該微控製器還負責控製隔離dc-dc和(he)輸(shu)出(chu)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)。輸(shu)出(chu)逆(ni)變(bian)器(qi)位(wei)於(yu)電(dian)網(wang)一(yi)端(duan)，其(qi)接(jie)地(di)電(dian)壓(ya)與(yu)直(zhi)流(liu)電(dian)池(chi)板(ban)接(jie)地(di)電(dian)壓(ya)不(bu)同(tong)，從(cong)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)到(dao)逆(ni)變(bian)器(qi)驅(qu)動(dong)級(ji)的(de)通(tong)信(xin)需(xu)要(yao)隔(ge)離(li)。通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)四(si)個(ge)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)，但(dan)它(ta)們(men)功(gong)耗(hao)較(jiao)高(gao)
，其(qi)較(jiao)大(da)的(de)傳(chuan)播(bo)延(yan)遲(chi)也(ye)可(ke)能(neng)影(ying)響(xiang)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)時(shi)序(xu)精(jing)度(du)，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)到(dao)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)，而(er)且(qie)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)
，它(ta)們(men)難(nan)以(yi)支(zhi)持(chi)PV電池板20至25年的擔保壽命。另一方麵，基於微變壓器的隔離器[1, 2]功耗要低得多，傳播延遲要短得多
，而且性能不會隨時間而下降。另外，多通道隔離器也可以與片上DC-DC轉zhuan換huan器qi集ji成cheng，以yi便bian為wei柵zha極ji驅qu動dong器qi提ti供gong隔ge離li電dian源yuan。在zai逆ni變bian器qi輸shu出chu與yu並bing網wang之zhi間jian用yong繼ji電dian器qi來lai確que保bao逆ni變bian器qi輸shu出chu頻pin率lv和he相xiang位wei與yu市shi電dian電dian壓ya同tong步bu，同tong時shi
，還hai能neng在zai電dian網wang發fa生sheng故gu障zhang時shi或huo者zhe在zai市shi電dian電dian壓ya或huo頻pin率lv超chao過guo可ke接jie受shou限xian值zhi時shi迅xun速su斷duan開kai，從cong而er實shi現xian防fang孤gu島dao保bao護hu。在zai電dian網wang一yi端duan需xu要yao電dian壓ya檢jian測ce功gong能neng以yi檢jian測ce零ling交jiao越yue，同tong時shi也ye需xu要yao電dian流liu檢jian測ce功gong能neng，以yi確que保bao負fu載zai中zhong饋kui入ru的de是shi正zheng弦xian波bo電dian流liu。檢jian測ce信xin息xi可ke以yi通tong過guo隔ge離liADC傳送給控製器。隔離ADC集成一個16位二階-調製器和基於微變壓器的數字隔離功能，能夠實現3.75 kV的隔離，是分流電流檢測的理想之選。電流變壓器也可於電流檢測
，但它們價格昂貴、體ti積ji龐pang大da，而er且qie可ke能neng對dui外wai部bu磁ci場chang非fei常chang敏min感gan。也ye可ke以yi使shi用yong霍huo爾er效xiao應ying檢jian測ce器qi
，但dan它ta們men在zai非fei線xian性xing度du和he失shi調tiao方fang麵mian先xian天tian不bu足zu，結jie果guo會hui影ying響xiang到dao電dian流liu測ce量liang值zhi的de精jing度du。分fen流liu與yu集ji成cheng隔ge離liADC一起形成一種可靠的低成本替代方案。隔離ADC在電網一端也需要隔離電源以驅動自己，同時，可以集成基於微變壓器的隔離DC-DC，從而省去使用分立式DC-DC轉換器的諸多麻煩。當需要PLC通信時，電網端的PLC芯片可以由隔離DC-DC來驅動，而其與電池板一端的控製器的通信則通過一個多通道隔離器來實現。