ZHCU762A March 2021 – March 2022
现代商业规模的光伏逆变器在多个前沿领域实现了创新，因此市场上的产品体积更小且效率更高：
通过将阵列中的电压增加到 1000V 或 1500V 直流电压，可以降低电流以保持相同的功率水平。电流减少后，导通损耗得以降低，因而提高了效率。di/dt 的降低也可降低电子元件上的应力。然而，高直流总线电压可能会限制电源元件的选择，这些电源元件可用作需要更高电压耐受能力的器件。
为了补偿由高压太阳能电池阵列产生的电压应力，目前已设计出了新的光伏逆变器拓扑。传统的半桥会阻止每个开关器件上的全输入电压。通过添加额外的电源元件，可显著降低器件上的整体应力。此参考设计展示了如何实现三电平 ANPC 转换器，该转换器将所有电源元件上的电压应力限制为直流总线电压的一半，从而允许使用更丰富、更快的电源元件。该设计还展示了在光伏逆变器中使用 GaN 器件，由于其电压耐受能力的限制，这在其他拓扑中是无法实现的。
通过在电源转换器中实现更高的开关速度，还能提高功率密度。正如本设计所示，较高的开关速度可降低输出滤波器级的整体尺寸要求，而这也是影响设计尺寸的主要因素。
尽管通过多级拓扑可以使用低电压开关器件，但也存在一定的局限性 – 需要驱动更多开关，并且即使在异常操作期间也需要避免过压。本设计试图演示如何在通用 MCU 提供数量有限的 PWM 的情况下处理功率级的所有 18 个功率器件，以及如何实现所需的基于硬件的联锁保护，从而在不使用额外元件的情况下，在所有操作条件下避免器件过压。
逆变器功率级的另一个越来越普遍的要求是需要双向电源传输。这在储能型逆变器中非常重要，因为在此类逆变器中，可能需要将来自电网的电能存储在本地储能设备（如电池）中。电子储能系统中的功率转换级也有相同的要求。本设计中演示的 ANPC 功率级本质上能够双向运行 – 仅需软件，它就可以作为逆变器或功率因数控制器 (PFC) 运行。目前，该设计已在逆变器模式操作中进行测试，并正在 PFC 模式下进行测试。