太陽能電池：分散配置逆變器及轉換器

　　“太陽能電池模塊即將迎來一場大變革。對我們來說將出現大量業務機會”。發出此言的是美國德州儀器（TI）。該公司2009年5月組建了專門從事太陽能電池業務的團隊。太陽能電池模塊的變革是指，將多個太陽能電池模塊串聯后再與逆變器連接的方式，改為在各個模塊中配備逆變器及轉換器的方式（圖2）。

圖2：分散配置電力轉換電路

太陽能電池系統一般要串聯太陽能電池模塊后，再與進行DC-AC轉換的逆變器連接（圖中的“一般系統”）。新系統則在各個模塊中設置進行DC-DC轉換的轉換器之后，與逆變器連接，或者為每個模塊分散配置逆變器，因此可提高太陽能電池系統的實用效率。該圖根據美國德州儀器的資料繪制而成。

　　TI表示，此前的方式存在的問題是如果有因日照不均以及特性不均等導致輸出功率下降的模塊，整體輸出功率就會大幅降低。解決這一問題的方法是，分散配置逆變器及轉換器。這種名為“微型逆變器”或“微型轉換器”的方法具有通過優化各模塊輸出功率使整體輸出功率最大化的特點。此外，與通信功能相結合的話，還可用于監控各個模塊的狀態，檢測出發生故障的模塊。

　　太陽能電池的逆變器原本就可以說成是半導體器件的集合體（圖3）。TI打算利用該公司的優勢技術，增加用于微型逆變器及微型轉換器的產品種類，包括對各模塊輸出功率進行優化的控制IC，以及用于傳遞各模塊情況的通信IC等。

圖3：逆變器的控制電路構成
太陽能電池系統采用的普通逆變器的控制電路構成。需要使用多種半導體。該圖根據TI的資料繪制。

 
圖4：精度必須達到16bit的原因
送電系統中的電力監控電路需要高精度測量電壓。要滿足規定的要求值并進行數字控制，需要對傳感器提供的模擬數據進行16bit數字轉換。該圖根據美信的資料繪制而成。

　　微型逆變器將現有的逆變器功能配備在在各個模塊上，從輸出功率的優化到DC-AC轉換均由模塊來進行。由于從模塊輸出的電力為交流電，可直接接入電網，因此施工較為容易。預計為住宅或商用設施安裝設備的企業存在這方面的需求。

　　另一方面，微型轉換器對每個模塊進行輸出功率的優化和DC-DC轉換，剩下的DC-AC轉換則交由另外設置的逆變器完成。由于太陽能電池模塊輸出的電力為直流電，因此適用于將產生的電力直接以直流狀態充入充電電池等用途。比如在未通電地區的無線通信基站等未接入電網的獨立設施等存在這方面的需求。（未完待續，記者：大久保 聰，河合 基伸）