预计在未来五年，住宅太阳能系统的数量将大幅增长。太阳能系统能为家庭提供清洁和绿色的能源，用于为家用电器供电，为电动汽车充电，甚至将多余的电力输送至电网。有了太阳能系统，即使发生电网故障，也不用担心。本文介绍了住宅太阳能系统的主要组成部分，并建议采用安森美 (onsemi) 的电源方案方案来提高太阳能系统的效率、可靠性和成本优势。
住宅太阳能逆变器系统概述住宅太阳能逆变器系统中包括了产生可变直流电压的光伏面板阵列。升压转换器使用“最大功率点跟踪”(MPPT) 方法（根据阳光的强度和方向优化能量采集），将可变直流电压提升到更高的直流链路电压。然后，单相 DC/AC 逆变器将直流链路电压（通常<600VDC）转换为交流电压（120至240V），然后连接到负载或电网。 住宅太阳能逆变器类型多样，但最常见的两种是微型逆变器和组串式逆变器。微型逆变器太阳能系统使用多个DC/AC逆变器，每个逆变器连接到一个光伏面板，通常可产生高达1kW的输出功率。组串式逆变器系统将来自多个并行的光伏面板的输入相结合。然而，连接几个太阳能电池板的组串式逆变器的效率不如微型逆变器系统，因为如果其中一个面板接收的光比串联的其他面板少，则整个系统输出都会受到影响。但成本会比每个面板都配备一个逆变器的微型逆变器系统便宜。
图 1：微型逆变器系统（左）和组串式逆变器系统（右）的框图
功率优化器（集成MPPT的DC−DC转换器）有助于提高组串式逆变器系统的效率。它将光伏面板的可变直流电压转换为固定直流电压，使得单个面板的低光伏输出不会影响整体效率。 电池储能系统电池储能系统 (BESS) 对住宅太阳能系统至关重要。大多数情况下，能量的采集发生在用电需求最低的时候，即白天人们不在家时。使用电池储存能量，就可以在需要时（晚上人们在家时）灵活用电。双向转换器将BESS连接到太阳能系统。白天，当光伏面板发电时，转换器为电池组充电。晚上，当面板不发电时，双向转换器会将电池中储存的能量释放出来，用于驱动负载。
图 2：连接到太阳能系统的电池储能系统 (BESS)
DC−DC升压变换器单升压DC-DC变换器是住宅系统中最常见的非隔离拓扑结构，而反激式变换器常用于需要隔离的情况。这两种拓扑结构成本较低，并且外形小巧。 DC-AC变换器逆变器可以使用多种拓扑结构构建，例如采用安森美NXH75M65L4Q1 H6.5 IGBT模块的逆变器。该设计不需要变压器，降低了整个系统的重量、尺寸和成本。该拓扑结构解决了由共模 (CM) 电压作用于光伏阵列的寄生电容引起的漏电流问题。
图 3：H6.5 拓扑结构适用于住宅太阳能逆变器
双向DC−DC变换器双向DC-DC变换器对储能系统中的电池进行充电和放电。这通常使用谐振CLLC或双有源桥或者搭配简单的buck-boost隔离拓扑结构。它支持广泛的输入和输出电压，并使用零电压开关 (ZVS) 来提高效率。此外还将通过电池组与光伏面板隔离来保障安全性。 用于太阳能系统的IGBT安森美提供用于住宅太阳能系统的600V和650V IGBT。这些IGBT采用了窄台面、宽沟槽Field Stop 4(FS4) 技术，提供闩锁抗扰度和更小的栅极电容。场截止层能够提高耐压能力并且减少漂移层厚度，反过来也可以减少导通和开关损耗。
图 4：用于太阳能系统的安森美功率半导体
碳化硅进一步提高了住宅太阳能系统的性能碳化硅 (SiC) 器件能够给住宅太阳能系统带来更小尺寸的逆变器，同时提供比硅基器件更好的性能。安森美650V EliteSiC分立MOSFET在不同VGS和温度上都具有低RDS(ON)，我们建议使用负栅极电压来驱动，这不仅提高了抗噪性能，也避免了在桥式拓扑结构中使用时的导通错误。
图 5：SiC 器件可以提高住宅太阳能逆变器的性能
加速工程师设计住宅太阳能系统安森美提供广泛的产品和工具组合，有助于简化太阳能系统的组件选择，包括SECO−HVDCDC1362−40 W−GEVB 40 W SiC高压辅助电源等参考设计。其中包括加快产品开发所需的各种资源（用户手册、物料清单、Gerber文件等）。安森美还可为希望执行更进阶的系统评估和开发的系统设计者提供SPICE模型。 文章来源： 安森美