太阳能电池模块即将迎来一场大变革

太阳能电池：分散配置逆变器及转换器

　　“太阳能电池模块即将迎来一场大变革。对我们来说将出现大量业务机会”。发出此言的是美国德州仪器（TI）。该公司2009年5月组建了专门从事太阳能电池业务的团队。太阳能电池模块的变革是指，将多个太阳能电池模块串联后再与逆变器连接的方式，改为在各个模块中配备逆变器及转换器的方式（图2）。

图2：分散配置电力转换电路

太阳能电池系统一般要串联太阳能电池模块后，再与进行DC-AC转换的逆变器连接（图中的“一般系统”）。新系统则在各个模块中设置进行DC-DC转换的转换器之后，与逆变器连接，或者为每个模块分散配置逆变器，因此可提高太阳能电池系统的实用效率。该图根据美国德州仪器的资料绘制而成。

　　TI表示，此前的方式存在的问题是如果有因日照不均以及特性不均等导致输出功率下降的模块，整体输出功率就会大幅降低。解决这一问题的方法是，分散配置逆变器及转换器。这种名为“微型逆变器”或“微型转换器”的方法具有通过优化各模块输出功率使整体输出功率最大化的特点。此外，与通信功能相结合的话，还可用于监控各个模块的状态，检测出发生故障的模块。

　　太阳能电池的逆变器原本就可以说成是半导体器件的集合体（图3）。TI打算利用该公司的优势技术，增加用于微型逆变器及微型转换器的产品种类，包括对各模块输出功率进行优化的控制IC，以及用于传递各模块情况的通信IC等。

图3：逆变器的控制电路构成
太阳能电池系统采用的普通逆变器的控制电路构成。需要使用多种半导体。该图根据TI的资料绘制。

 
图4：精度必须达到16bit的原因
送电系统中的电力监控电路需要高精度测量电压。要满足规定的要求值并进行数字控制，需要对传感器提供的模拟数据进行16bit数字转换。该图根据美信的资料绘制而成。

　　微型逆变器将现有的逆变器功能配备在在各个模块上，从输出功率的优化到DC-AC转换均由模块来进行。由于从模块输出的电力为交流电，可直接接入电网，因此施工较为容易。预计为住宅或商用设施安装设备的企业存在这方面的需求。

　　另一方面，微型转换器对每个模块进行输出功率的优化和DC-DC转换，剩下的DC-AC转换则交由另外设置的逆变器完成。由于太阳能电池模块输出的电力为直流电，因此适用于将产生的电力直接以直流状态充入充电电池等用途。比如在未通电地区的无线通信基站等未接入电网的独立设施等存在这方面的需求。（未完待续，记者：大久保 聪，河合 基伸）