太陽能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,尤其是移動系統(tǒng),不用花一分錢,就從太陽能中受益。同時由于常規(guī)電能成本不斷攀升，太陽能對家庭應(yīng)用具有很大的吸引力。太陽能電池本身和連接太陽能電池與公共電網(wǎng)或分布電源的太陽能逆變器的能源效率，是這一技術(shù)取得成功的關(guān)鍵所在。如今，最大輸出功率為5kW的高級太陽能逆變器擁有兩級拓撲。

    每組都和自己的功率調(diào)節(jié)器相連，然后連接至共用直流母線。功率調(diào)節(jié)器能夠使太陽能電池以最大效率工作。太陽能逆變器可產(chǎn)生饋入市電的交流電壓。請注意，圖1所示的電源網(wǎng)是一種可用于任何逆變器拓撲的虛設(shè)電路，外加一個市電變壓器和一個輸出濾波器，變壓器可阻止直流分量進入市電。

　　但是，也有一些系統(tǒng)是不用變壓器的，這取決于太陽能逆變器銷售所在國家的法律背景。允許不采用變壓器的國家的目的是提高系統(tǒng)效率，因為變壓器導(dǎo)致效率下降1~2個百分點。另一方面， 逆變器必需避免直流分量, 要求電流小于5mA。雖然這很難做到，但是為了獲得更高的效率，我們還是成功地實現(xiàn)了。表1給出了每一級對系統(tǒng)損耗、系統(tǒng)尺寸和系統(tǒng)成本的貢獻值。

　很容易可以看出，變壓器是系統(tǒng)損耗和成本的主要貢獻者。然而，變壓器在許多國家是必須使用的，因此，它不在減小損耗的考慮范圍之內(nèi)。輸出濾波器可減弱由輸出逆變器級產(chǎn)生的電流紋波，該濾波器的大小和成本與逆變器開關(guān)頻率成反比。開關(guān)頻率越高，濾波器的尺寸越小、價格越便宜。但是，這種關(guān)系與硬轉(zhuǎn)換狀態(tài)下開關(guān)頻率和開關(guān)損耗之間的關(guān)系形成了折衷——開關(guān)頻率越高，損耗越大，因此效率就越低。從16kHz~20kHz的開關(guān)頻率，由于具備較低音頻噪聲和較高效率，可以滿足太陽能逆變器的要求。因此，功率電路還有待于進一步研究。

　　下文將比較適用于這兩級的幾種半導(dǎo)體技術(shù)的優(yōu)勢。

　　用于DC/AC升壓變換器的功率半導(dǎo)體

　　DC/DC變換器是在100kHz或以上的開關(guān)頻率下狀態(tài)下運行的。變換器以連續(xù)模式運行，這意味著，升壓電感器內(nèi)的電流在額定條件下會產(chǎn)生連續(xù)波形。當晶體管關(guān)閉時，二極管作為續(xù)流二極管使用時，晶體管可為電感器充電。這就是說，當晶體管再次打開時，二極管可以主動關(guān)閉。下圖給出了常用硅二極管的典型反向恢復(fù)特性（圖2中的黑色和紅色曲線）。

硅二極管的反向恢復(fù)特性，在升壓晶體管和相應(yīng)的二極管中都會產(chǎn)生較高的損耗。而碳化硅二極管就沒有這一問題（如圖2中藍色曲線所示）。只是由于電容性產(chǎn)生一個二極管瞬間負電流，這是由二極管的結(jié)電容電荷引起的。碳化硅二極管可大大減少晶體管的開通損耗和二極管的關(guān)斷損耗，還可減少電磁干擾，因為波形非常平滑，沒有振蕩。

　　以往曾經(jīng)報道過很多避免由二極管的反向恢復(fù)特性造成損耗的工藝，例如零電壓開關(guān)的零電流開關(guān)等。所有這些都會大大增加元件數(shù)量和系統(tǒng)的復(fù)雜程度，結(jié)果經(jīng)常使穩(wěn)定性下降。特別值得提出的是，即使是在硬開關(guān)狀態(tài)下通過使用碳化硅肖特基二極管，也可以用最少的元件實現(xiàn)軟開關(guān)相同的效率。

　　高開關(guān)頻率同樣要求高性能的升壓晶體管。超級結(jié)晶體管（如 CoolMOS）的引進，為進一步降低MOSFET 的單位面積導(dǎo)通電阻RDS(on) 帶來了希望，如圖3所示。 

　很容易可以看出，與標準工藝相比，單位面積RDS(on)大概比CoolMOS低4倍~5倍。這意味著，在標準封裝中，CoolMOS可實現(xiàn)最低絕對導(dǎo)通電阻值。這將帶來最低導(dǎo)通損耗和最高效率。CoolMOS 工藝的單位面積RDS(on)表現(xiàn)出更好的線性度。當電壓為600V時，CoolMOS的優(yōu)勢顯而易見，如果電壓更高，其優(yōu)勢就會加大。目前，最高的電壓級為800V。

　　經(jīng)多次研究表明：使用碳化硅二極管和超級結(jié)MOSFET如CoolMOS,優(yōu)于采用標準的MOSFET和二極管工藝（如圖4所示）解決方案。

　　用于逆變器的功率半導(dǎo)體