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太阳光发电站是21世纪最有开展前途的一种可再生动力发电方法。因为它运用洁净的太阳光能，有利于环境维护，无可动部件，可涣散灵敏装备，将得到年增长率超越20％的快速开展。因而，太阳光发电站不只遭到动力和环境维护部分的注重，并且也遭到电源和电力电子职业的重视。
太阳光发电站的首要部件包含太阳电池矩阵、充放电设备、蓄电池、逆变器和操控检测设备。依据是否与外电网相连接，太阳光发电站分为独立型和并网型两种。独立型太阳光发电站独立运转，与外电网没有联络，装有大容量电池，在阴雨天也能够确保用户的用电需求。并网型太阳光发电站输出直接与低压配电网相联，例如，现在国外正大力开展的家庭用太阳光发电站，都规则与外电网相联，不需求蓄电池。可是，有的并网型太阳光发电站也装有必定容量的蓄电池，起到相似不停电电源的效果，在发生事端时，依然可确保向用户供电。
不管是独立型仍是并网型太阳光发电站，都需求逆变器作为首要部件。因而，太阳光发电站用逆变器，已成为电源和电力电子职业的一个抢手研究课题。和其他电源设备相同，太阳光发电站用逆变器中的，是其间的首要元件之一。因为太阳光发电站用逆变器对功率和运用条件有特殊要求，其间的电磁元件也具有明显的特殊性，本文将从太阳光发电站用逆变器的主电路动身，评论其间的电磁元件的一些问题。
1）功率高现在常用的太阳电池矩阵的光电转化功率15％，非常低，假如逆变器功率低，将太阳电池非常困难转化来的电能损耗掉，非常惋惜，因而，要求逆变器功率高。不然的话势必要添加矩阵中太阳电池组件的数量，增大矩阵所占的面积，然后大大添加了太阳光发电站的设备出资和土建费用。所以，一般要求10kVA以下的逆变器功率要90％，10kVA以上的逆变器功率要95％。
2）波形畸变小而功率因数高并网型太阳光发电站输出要与外电网相联，逆变器输出波形有必要与外电网相一致。要求波形畸变5％，高次谐波含量3％，功率因数挨近1。独立型太阳光发电站用逆变器的波形畸变能够大一些（10％），可是，为了下降输电线路损耗，也期望波形挨近正弦波，功率因数挨近1，削减无功功率损耗。
3）能满意运用条件要求大大都独立型太阳光发电站用于偏僻山区和海岛，要求逆变器能接受比较恶劣的运用条件，一起确保能在少维护条件下长时间作业。因为大大都并网型太阳光发电站用于家庭，要求逆变器的电磁搅扰小，不影响人的生活环境，也不阻碍其他家用电器的正常作业。
当然，太阳光发电站用逆变器依据商场要求，和其他产品相同，在满意运用要求的前提下，寻求功能价格比高，本钱低，体积小，分量轻。
一般依照输出的绝缘方法，把太阳光发电站用逆变器的主电路分为工频变压器绝缘方法；高频变压器绝缘方法；无变压器无绝缘方法；正激变压器绝缘方法。下面依据对太阳光发电站用逆变器的要求，分别对这4种主电路进行介绍。
选用工频变压器使输入的太阳电池矩阵和输出端的电网绝缘，主电路结构如图1所示，分为电压型和电流型两种。一般选用电压型工频逆变器。大容量和输入为低压大电流的选用电流型工频逆变器，输入中串有大电感，接受的电压应力小，有利于开关器材作业。工频变压器绝缘方法电路简略，改换只需一级，功率较高，制作本钱低。一般工频逆变不选用SPWM操控，输出是矩波形，要经过强有力的滤波办法，才能使输出正弦波形畸变5％。因为电路中的半导体器材少，可习惯比较恶劣的运用条件。开关频率低，发生的电磁搅扰小。尽管主变压器和滤波电感体积大，可是，可选用低频资料制作，本钱并不高。这种方法的逆变器首要用于独立型太阳光发电站。
选用高频变压器使输入的太阳电池矩阵和输出端的电网绝缘，主电路结构如图2所示，改换分为两级。图2（a）中榜首级为SPWM高频逆变器，经过高频变压器后整流滤波，再经第二级工频逆变器，变为工频正弦波电压输出。图2（b）中榜首级为PWM高频逆变器，经过高频变压器和第二级周波数改换器，直接变为工频正弦波电压输出，也不象一般周波数改换器那样要求开关器材双向作业，只需单向作业就能够完成改换，尽管削减了整流滤波环节，功率较高，可是，电路和操控比图2（a）杂乱。图2（c）电路为现在家庭用太阳光发电站用逆变器主电路，根本结构和图2（a）相同，为了消除零线电流，选用单相三线制输出。
高频变压器比工频变压器体积小，分量轻，本钱低。可是，经两级改换，功率问题比较突出，只需选用低损耗吸收电路和仔细挑选电磁元件，依然能够使功率超越90％。因为有SPWM操控和周波数改换，输出波形畸变小，不需求强有力的滤波，不过高频电磁搅扰问题严峻，要选用滤波和屏蔽等按捺办法。这种方法的逆变器首要用于并网型太阳光发电站。
为了进一步下降本钱，进步功率，已开宣布太阳光发电站用无变压器无绝缘方法逆变器主电路，电路结构如图3所示。其间图3（a）电路前面为升压电路，后边为SPWM工频逆变器。升压电路能够和不同输出电压的太阳电池匹配，把太阳电池的输出电压升高到370V左右，尽管因为气候改变要素使太阳电池输出电压发生改变，有了升压部分后，能够确保逆变部分输入电压比较稳定。一起进步了电压，削减了电流，能够下降逆变部分损耗。升压电路还能够对输入的功率因数进行校对。图3（b）电路为单相三线制输出电路，只需经过简略改换，就能够变为图3（c）的三相输出电路。
逆变器无变压器无绝缘方法的主电路不能使输入的太阳电池与输出电网绝缘，故输入太阳电池的正负极不能直接接地。太阳电池矩阵面积大，存在对地电容，在作业中将呈现等效电容充放电电流。其间低频部分，有可能使供电电路的漏电开关误动作，而形成停电。这能够经过操控逆变器开关器材的开关方法来消除它。其间高频部分将经过配电线对其他用电设备形成电磁搅扰，而影响其他用电设备的正常作业，因而，在逆变器输出部分要加电感电容滤波来消除它。此外，还要加共模滤波器，避免太阳电池受高频逆变器的电磁搅扰。还有，为了避免太阳电池正负极接地，然后形成逆变器主电路损坏，经过电流互感器或许霍尔检测器，检测太阳电池正、负极的接地电流，假如超越规则值，当即堵截逆变器主电路，进行维护。逆变器无变压器无绝缘方法主电路比工频变压器绝缘方法杂乱一些，比高频变压器绝缘方法简略，依然是单级改换、功率高。没有变压器，体积小、分量轻、本钱较低，是到目前为止比较好的一种主电路方法。
逆变器无变压器无绝缘方法主电路尽管各项目标比较好，可是，太阳电池与外电网没有绝缘阻隔，存在不安全要素，为了进行维护和避免电磁搅扰，要采纳许多防护办法。因而，最近开宣布逆变器正激变压器绝缘方法主电路，如图4所示，是把图3（a）中的升压电路中的电感器变为正激变压器，一起进行升压和绝缘阻隔，既坚持了无变压器无绝缘方法主电路的长处，又添加了绝缘阻隔功用，使作业更安全可靠。当然，要添加正激变压器，使体积、分量、本钱有所添加，可是，从试制样品来看，在直接输入200V，沟通输出100V，载波频率20kHz条件下，输出波形挨近正弦波，功率因数挨近1，从空载到满3kVA时，功率都90％，本钱依然为用户可接受。
在逆变器选用工频变压器绝缘的主电路中，起绝缘及功率改换效果的电磁元件是工频变压器。磁芯大都选用冷轧取向硅钢E型冲片叠装而成。线圈选用高强度漆包铜线。为了下降铁损和铜损，磁芯作业磁通密度取1.1～1.1T，线。因而，工频变压器体积大，分量重。从国外的工频变压器绝缘方法的太阳光发电用逆变器的样机来看，其间工频变压器约占逆变器总分量的50％，逆变器总功率约为90％左右。据报道，美国的10kVA工频变压器绝缘的太阳光发电站用逆变器，工频变压器选用铁基非晶合金卷绕式磁芯，铁损只需冷轧取向硅钢叠片式磁芯的1/5，整体功率能够到达95％。作业磁通密度取1.3T，体积和分量比硅钢磁芯还小。因而，能够猜测在10kVA以上的太阳光发电站中，因为开关器材作业电流大，开关频率不宜高，而选用工频变压器绝缘的逆变器，其工频变压器选用铁基非晶合金卷绕式磁芯或许搭接式磁芯，功率高，本钱也比较低，是一种归纳目标较好的计划。
在逆变器选用高频变压器绝缘的主电路中，起绝缘及功率改换效果的电磁元件是高频变压器，大都选用MnZn软磁铁氧体作为磁芯。高频变压器绝缘的逆变器很多用于家庭太阳光发电站。其开关器材选用IGBT，作业频率20～40kHz，处于高频规模的低端，并不能充分发挥MnZn软磁铁氧体的长处。因而，能够考虑另一种计划，选用铁基非晶合金环型和CD型磁芯来制作逆变器中的高频变压器。
例如，新开发的铁基含钴非晶合金1K104，其饱满磁通密度1?86T，居里温度457℃，磁致弹性系数1.4910－6。热处理后，在200kHz/0.2T下损耗为3.7W/kg，20kHz/0.5T下损耗为25.6W/kg，40kHz/0.5T下损耗小于40W/kg。而MnZn软磁铁氧体，其饱满磁通密度0.4T，居里温度180℃，磁致弹性系数为1410－6，在20kHz/0.2T下损耗为12.5W/kg。从这两种资料功能比照能够看出，选用1K104铁基非晶合金太阳光发电站用高频变压器，作业磁通密度高，可达0.5T，它的体积和分量比软磁铁氧体小，总损耗小，功率比软磁铁氧体高。它的居里温度高，在－70℃～＋100℃规模内受温度改变影响比软磁铁氧体影响小。它的磁致弹性系数小，发生的电磁搅扰比软磁铁氧体低。因而，是作业频率为20kHz～40kHz逆变器中高频变压器比较抱负的磁芯资料。
在逆变器中，进行信号改换和驱动开关器材的电磁元件是驱动变压器。工频驱动变压器选用冷轧取向硅钢冲片叠装磁芯。高频驱动变压器选用MnZn软磁铁氧体磁芯。驱动变压器参数与选用的驱动电路有关。图5是一种驱动IGBT的电路原理与相关波形图。驱动变压器原边和副边都作业在正弦波电压下，在正弦波电压高于门限电压时，IGBT导通，低于门限电压时，断开。稳压器Dz决议门限电压Vth的巨细，使它与副边输出电压幅值附近，然后使开关器材导通挨近180。在这种驱动电路中，作业在正弦波电压下的驱动变压器损耗小，体积和分量也小，不会发生电磁搅扰。
作为高频SPWM逆变电路中的驱动变压器，载波频率一般都高于20kHz，还要进行正弦脉冲宽度调制（SPWM）。驱动电路和驱动变压器比图5中要杂乱一些，可是，规划准则依然是减小损耗，下降体积、分量和制作本钱。一般都选用MnZn软磁铁氧体磁芯来制作SPWM驱动变压器。
在逆变器中，起消除直流和沟通中高次谐波效果的电磁元件是滤波电感器。直流滤波电感器接在逆变器的输入端，要接受直流和沟通的叠加，作业电流大，电感也大，要求磁芯具有恒磁导特性，至少是相同参数的沟通滤波电感器容量的2倍。沟通滤波电感器只接受沟通，磁芯中磁通双向作业，不要求具有恒磁导特性，磁导率远大于直流滤波电感器，一般与电容器组成π型或许T型滤波电路，首要针对高次谐波含量最大的3次谐波来规划。直流滤波电感器可选用铁粉芯，沟通滤波电感器选用取向硅钢和非晶合金。
在逆变器选用无变压器无绝缘的主电路中，升压部分起贮能和改换效果的电磁元件是贮能电感器。因为它的线圈只需一个绕组，在改换相同容量的条件下，体积和分量都比变压器小。规划时要依据升压电路型式和参数来决议。可是损耗也比变压器小，因而，无变压器无绝缘的逆变器功率高，贮能电感器可选用铁粉芯、取向硅钢和非晶合金。
从无变压器无绝缘的逆变器改善而来的正激变压器绝缘的逆变器中，起贮能和改换及绝缘效果的电磁元件是正激变压器，其规划准则与升压部分贮能电感器相似，仅仅多了副绕组和康复绕组，体积和分量比同容量高频变压器大。不过整体功率依然比选用高频变压器绝缘的逆变器高。详细规划准则依然是减小损耗，下降体积、分量和制作本钱，正激变压器可选用软磁铁氧体和非晶体合金，一般载波频率为20kHz左右。
在太阳光发电站逆变器主电路中，输入和输出端都应当接抗共模和差模搅扰的滤波电路，其间的滤波电感器参照抗电磁搅扰规范进行规划。抗电磁搅扰共模滤波电感器可选用软磁铁氧体和非晶纳米晶磁芯，差模滤波电感器选用软磁铁氧体磁芯。
太阳光发电站用逆变器的主电路在不断地开展和改变，其电磁元件也在不断地开展和改变，可是，离不开太阳光发电站逆变器寻求功率高，波形畸变小，能满意各种运用条件和本钱低的要求，因而，在选用和规划太阳光发电站用逆变器中的电磁元件时，必定要以此为动身点。