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)為微逆變器設計提供了一種有吸引力的方法，降低了復雜性的成本，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)相關的昂貴布線、冷卻和其他設施要求的成本。在設施級別，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，太陽能逆變器設計的復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，需要復雜的系統(tǒng)設計，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，然后重復此過程，直到在任何方向上進行電壓的增量變化都會導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，構建有效的MPPT系統(tǒng)是一個復雜的任務，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計師的設計流程。

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。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和實時性能的MCU之外，開發(fā)太陽能收集中的高電壓應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，這些設備圍繞一對在鎖步運行的ARM Cortex-R4F核心構建，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雜設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，實現(xiàn)基于MCU的經(jīng)濟高效的微逆變器設計，滿足各種應用性能要求和功能能力。