太阳能光伏发电系统的发展为半导体行业带来新机会　１

　　太阳能和其它可再生能源将逐渐替代石油、煤炭等化石能源。据预测，到2050年各种一次性能源在世界能源消费构成中所占的比例将为：天然气13%、煤20%、核能10%、水电5%、可再生能源(含太阳能、风能、生物质能等)50%。太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性、安全性以及逐渐显露出的经济性等优势，将成为人类理想的替代能源。

　　根据欧洲光伏工业协会(EPIA)的数据显示，2010年太阳能发电量的增幅可达4倍，达 5550 兆瓦。如图1所示，为欧洲光伏工业协会对全球太阳能光伏发电量的预测。原文位置
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图1：欧洲光伏行业学会对全球太阳能光伏发电量的预测。

　　在中国，据报道2010年以前太阳能电池多数是用于独立光伏发电系统，从2011年到2020年，光伏发电市场主流将会由独立发电系统转向并网发电系统。未来15年内，中国将投资2000多亿元，充分利用西部地区和沿海地区太阳日照时间长的优势，兴建太阳能供热系统、太阳能光热应用示范工程和大型太阳能光伏发电站，大力发展太阳能产业。预计到2015年，中国的光伏产量将达到1GWp，位居世界先进水平，2020年将达到35GWp。

　　因此，市场上有望出现并网太阳能发电系统的建设高潮，本文首先介绍太阳能供电系统的基本概念，并结合具体电路说明用于并网太阳能发电系统的逆变器智能控制技术，从而说明太阳能产业发展将给半导体行业带来的新机遇。

太阳能供电系统：概念和发展方向

　　太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：

　　1. 太阳能电池组件是太阳能供电系统中的核心部分，也是太阳能供电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

　　2. 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。

　　3. 蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池组件所供出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

　　4. 逆变器：由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能供电系统所供出的直流电能转换成交流电能，因此，需要使用DC-AC逆变器。

　　随着全球能源需求的增长，大型和超大型并网光伏电站系统的建设已经在全球如火如荼地展开，它们发出的电能直接并入高压输电网络，并可参与电力的输送和调配，因此，是世界各国未来太阳能发电的重要发展方向。图2所示为Navigant Consulting对未来几年全球光伏市场发展趋势的预测，其中可见，并网发电系统的增长最快。原文位置
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图2：未来几年全球光伏市场发展趋势的预测。原文位置
　　在光伏发电系统中，除了防止蓄电池过充和过放、防反充电等的控制器之外。逆变器也是光伏发电系统中的另一个关键部件，光伏发电系统用的逆变器对可靠性和逆变效率有很高的要求，其中，如何提高逆变器的DC/AC转换效率是业内面临的关键挑战之一。

光伏发电系统逆变器：半导体行业发展的新机遇

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图3：逆变器电路的基本方框图。

　　逆变器电路的基本框图如图3所示，首先，由DC/DC转换(图中没有显示DC/DC转换和调整部分)提升或降低输入的电压，调节其输出以实现最大的效率。在经过一些附加的电压缓冲之后，左侧电桥中的MOSFET通常由18-20KHz的开关频率，把DC电压转换为AC电压。一般来说，单相H桥是DC/AC级的常见配置，但是，也可以采用三相和其它配置。最后，低通滤波器平滑由开关切换产生的交变电压，从而产生用于并网光伏发电系统的正弦交流电输出。