微逆變器通過在單個電池板級別上進行電能轉(zhuǎn)換，為太陽能收集提供了有效的解決方案。高度集成的MCU的出現(xiàn)為微逆變器設(shè)計提供了一種有吸引力的方法，降低了復(fù)雜性的成本，這是過去限制微逆變器廣泛采用的問題。

太陽能收集系統(tǒng)已經(jīng)從傳統(tǒng)的集中式解決方案發(fā)展出來。與基于單個中央逆變器或多個串聯(lián)逆變器的系統(tǒng)不同，微逆變器將電能從單個電池板上進行轉(zhuǎn)換。然后，微逆變器在輸出端將每個電池板上產(chǎn)生的交流電能進行合并，供給負載。

通過在每個太陽能電池板上產(chǎn)生交流電能，微逆變器的方法減少或消除了與中央逆變器甚至串聯(lián)逆變器系統(tǒng)相關(guān)的昂貴布線、冷卻和其他設(shè)施要求的成本。在設(shè)施級別，由于照明、陰影、污垢或電池板老化所產(chǎn)生的整體轉(zhuǎn)換效率的損失大大降低。雖然使用微逆變器會增加單個電池板的成本，但太陽能系統(tǒng)的總體成本通常較低，并且具有更高的轉(zhuǎn)換效率。

經(jīng)濟實惠的解決方案

盡管微逆變器具有明顯的優(yōu)勢，但作為傳統(tǒng)逆變器系統(tǒng)的經(jīng)濟實惠替代方案，它們發(fā)展緩慢。過去，太陽能逆變器設(shè)計的復(fù)雜功能增加了這些系統(tǒng)的成本，足以抵消集中太陽能解決方案的缺點。事實上，為了最大限度地提高太陽能轉(zhuǎn)換，需要對不斷變化的環(huán)境條件做出響應(yīng)，需要復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計，難以實現(xiàn)適用于單個太陽能電池板所需的成本和效果。

在理想情況下，太陽能電池板在其IV曲線上的特定點上產(chǎn)生最大功率輸出，這由環(huán)境和電池板自身的特性所決定。實際上，在實際應(yīng)用中，這個最大功率點（MPP）可能很難捕捉，它會隨著陰影從云層或污垢的遮擋而移動到功率曲線上的不同點。復(fù)雜的太陽能系統(tǒng)使用最大功率點跟蹤（MPPT）方法來修改電池板的工作電壓，以確保在不同條件下電池板產(chǎn)生其最大功率輸出。

流行的MPPT方法，如擾動觀察（P&O），使用簡單的方法定期調(diào)整電池板的工作電壓，以尋找能夠提高電池板功率輸出的任何電壓增加或減少。如果電壓的增加導(dǎo)致功率輸出降低，P&O算法將在下一個調(diào)整步驟中逐步減小工作電壓，然后重復(fù)此過程，直到在任何方向上進行電壓的增量變化都會導(dǎo)致電池板功率輸出降低。然而，在實踐中，功率輸出曲線中出現(xiàn)的局部極大值通常需要更復(fù)雜的方法，而不僅僅是簡單的步驟增量。

基于MCU的解決方案

在過去，構(gòu)建有效的MPPT系統(tǒng)是一個復(fù)雜的任務(wù)，工程師們可能不得不面對局部極大值或其他因素這樣的特殊情況，這可能會快速增加成本和延長進度。如今，工程師們可以找到各種可用的設(shè)備，能夠提供完整的解決方案，并且只需要最少的額外組件。事實上，集成的MCU提供了芯片上的功能，能夠滿足測量和分析的要求，通常只需要在輸入端進行電壓和電流傳感的補充模擬電路，以及在輸出端進行電源調(diào)節(jié)。MCU制造商通常提供相關(guān)的軟件庫，其中包括即用的MPPT算法，進一步簡化了微逆變器設(shè)計師的設(shè)計流程。

對于MPPT實現(xiàn)，適用的MCU結(jié)合了處理器核心、存儲器和一整套模擬外設(shè)。至少，這些MCU提供了用于測量電池板電壓和電流的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、用于精確模擬處理的電壓參考和模擬比較器，以及在電壓轉(zhuǎn)換階段所需的脈寬調(diào)制（PWM）輸出。

除了需要具有必要的片上外設(shè)和實時性能的MCU之外，開發(fā)太陽能收集中的高電壓應(yīng)用的工程師還可能面臨安全要求，例如IEC 61508 SIL-3安全標準。為了應(yīng)對這一新要求，MCU廠商提供出許多不同的地系列產(chǎn)品，這些設(shè)備圍繞一對在鎖步運行的ARM Cortex-R4F核心構(gòu)建，結(jié)合了ADC和PWM，具有能夠不斷監(jiān)控其自身運行并提供幾乎即時的故障檢測而不影響性能的功能。

將微逆變器放置在每個太陽能電池板上可以實現(xiàn)高效的太陽能轉(zhuǎn)換并降低成本。然而，過去，提取太陽能陣列的最大功率所需的復(fù)雜設(shè)計使這種分散式方法的廣泛使用受限。如今，工程師們可以利用廣泛的MCU系列，這些MCU集成了執(zhí)行高效能量收集所需的外設(shè)，實現(xiàn)基于MCU的經(jīng)濟高效的微逆變器設(shè)計，滿足各種應(yīng)用性能要求和功能能力。