太阳能逆变器中的磁
性元件主要包含EMC滤波电感、Boost升压电感、逆变电感、高低频隔离变压器、驱动变压器、互感器与（漏）电流传感器等。
3.1 低频隔离变压器
低频隔离变压器可以有效的隔离掉直流
谐波，防止对交流电网造成干扰；也可以防止电池板的直流漏电流，方便电池板直接接地，对使用者和设备安全提供了有力保障；但是从图2中也可以明显看出，其体积大，效率低、成本也高，很难做壁挂机，主要以柜机为主，对于空间有限的用户来说就会有一点麻烦。低频隔离变压器除了隔离功能以外还有升压功能，甚至有些设计把调压的功能也做了进去，类似AVR变压器一样，方便了设计和一些参数的调整。其磁性材料主要以矽钢片和非晶为主。
由于低频隔离变压器一般要搭配电抗器一起使用，所以在实际设计中可以和变压器一起做一些磁集成设计。如图3(a)(b)所示，图3(a)是环形磁芯，原副边形成独立绕组，通过调节原副边的间距δ实现耦合系数和漏抗的控制，用漏抗充当电抗器作用；图3(b)是两个E形磁芯组合而成，其中原边绕组包络两个磁芯，而副边绕组只包络一个磁芯，可以通过调节磁芯的比例来实现对漏抗的控制。
3.2 高频隔离变压器
高频隔离变压器也可以起到和低频隔离变压器相同的隔离和升压功能，但由于其工作于高频，所以体积和重量小了很多，成本也低了很多，效率上也更有优势。磁芯材质主要以铁氧体和非晶为主，设计相对要复杂一些。单体的功率不宜太大，但易于实现模块化分布式结构，特别适用于现在逐步流行的太阳能微逆变器。而且在使用了高频隔离变压器以后，夜晚电池也可以非常方便的从电网断开。
3.3 功率电感
功率电感主要在逆变系统中充当滤波和储能作用，从损耗的角度看，功率电感的损耗可能占到太阳能逆变系统总损耗的20~40%，所以其设计非常关键，如果设计不好极有可能成为提高效率的最大障碍。
目前其设计方案有如下几种：
(1) 磁芯采用超薄取向矽钢片电感，早期的太阳能逆变器电感这种方案比较常见。把矽钢片叠成砖块组合起来，并留有气隙起到抗直流作用，绕组可以使用立式扁平铜线绕法，这样可以减少层数。降低绕组损耗，如图5所示。但矽钢片不适用于高频工作，涡流损耗太大。
(2) 磁芯采用合金粉芯电感，粉芯形状可以是环形或方块形组合，由于方块形灵活性比较大，在大功率电感上上使用较多。由于粉芯是分布式气隙，不用担心高频下气隙处扩散磁通造成的涡流损耗；还有就是粉芯的软饱和特性，相对硬饱和的磁芯抗饱和能力更强一些；但也恰恰是粉芯的软饱和特性，导致其整个工作段内纹波电流相对大一些，对磁芯和绕组的损耗都有一些不利影响。方块磁芯的绕线柱可以适当改造成相同截面积的圆柱形，这样绕线用量可以减少11.6%左右，如图6所示，这样从成本和损耗都有一定的好处。粉芯材质主要以铁硅铝和High Flux为主，铁硅铝虽然损耗很低但由于直流偏置特性太差一般很少用，MPP由于价格问题市场更是少见。
(3) 磁芯采用铁氧体电感，铁氧体由于其独特的材料阻抗特性，其损耗在所有磁性材料中是最低的；但做为电感材料其必须增加气隙，甚至于设计成开磁路电感以满足抗直流性能要求，再就是其饱和磁通密度Bs太低，这也成为铁氧体的应用的最大限制。
铁氧体特别适用于小功率电感，所以如果是分布式微逆变器，铁氧体应该是电感设计的首选材料。对于铁氧体磁芯气隙处的扩散磁通造成的涡流损耗可以通过分布式气隙和气隙避让技术来做优化处理。对于开磁路的铁氧体电感（主要在大功率场合），设计和使用就会有很多细节需要关注，在感值设计上没有太多公式可以借鉴，主要依靠经验和仿真来设计；靠近磁芯端部绕组的设计也要注意端部效应的影响；外部磁场的互藕及干扰规避。如果各方面设计做的好的话，也会取得非常好的效率和电气特性。如图7所示的使用铁氧体电感的太阳能逆变系统，其是由德国Fraunhofer 太阳能系统协会(ISE)设计的7kW三相光伏逆变系统，效率高达97.8%。
(4) 磁芯采用非晶的电感，非晶由于其独特的骤冷工艺，使得其带材中原子以非晶态结构排列，从而具有良好的磁特性（高μ值、高Bs值、低损耗）。早期主要用在电力变压器上替代硅钢片，还有就是EMC滤波电感和磁放大器等，现在其U型cut core在功率电感逐步得到应用。但是由于非晶材料对应力非常敏感，设计、制造和使用带来了很多挑战；再就是货源问题，由于高品质的非晶磁芯货源稀少，给产品的替代料寻找带来了一定困难；还有一点就是其气隙切面处的损耗问题，在设计中要特别注意。如图8所示的就是一个采用非晶磁芯的电感。
3.4 漏电流传感器
按照美国UL498/C.S.A 22.2 and UL 943的标准，GFCI全称为Ground-Fault Current Interrupters，它译为接地故障电流保护器，也叫漏电保护器。漏电流可能由于各种原因造成，其中最危险的就是通过人体的漏电流，这会给人身造成一定的伤害甚至死亡。所以目前各国在电力用户端都会要求安装漏电保护器，以达到对使用者的保护。其主要原理如图9所示，L、N线同时通过磁芯，在没有漏电流时电流方向相反的L、N线感应磁通互相抵消，感应线圈无输出信号；当有漏电发生时，L、N线电流不相等，感应磁通无法完全抵消，感应线圈有输出信号，输出信号驱动脱扣装置断开线路，达到保护使用者的目的。但这种漏电保护器只能侦测交流信号，对直流漏电流无能为力，而无变压器光伏逆变系统由于与光伏电池连接，极有可能有直流漏电流发生，所以这就需要有既可以测交流又可以测直流的漏电流传感器，目前这种传感器主要以磁通门原理为主。
磁通门原理如图10所示，感应线圈同时也是主动激励信号线圈，在没有漏电流时输出激励电流正负半波对称，在有漏电流时输出激励电流发生偏移，经过信号电路处理以后就可以知道漏电流大小。根据VDE0126-1-1要求，不同的漏电流大小有不同的关断时间要求。
4 逆变器主要磁性材料特性
4.1 非晶材料
非晶材料主要应用在EMC电感和功率电感上。在EMC电感应用上，由于其磁导率大，相同插入损耗的情况下体积要小很多；在整个频率范围内，相对铁氧体插入损耗也要大一些；温漂小，高温插损不会像铁氧体那样衰减很多。具体参见图11(a)、(b)。
由于非晶磁芯对应力比较敏感，所以我们在设计和使用时要特别注意：U core的内部棱角角度对Bs和磁芯的抗饱和能力有一定影响；磁芯的成型固化胶性能；磁芯采用coating层和塑料壳性能会有很大差异，且使用coating层的磁芯未来回收会有一定难度；对磁芯灌封时胶的性能差异会影响磁芯性能；绕线和固定磁芯的扎带也会有很大的影响。
在损耗方面，非晶的薄带有利于降低涡流损耗，但是cut core的磁芯端面由于需要做磨平的表面处理，导致其形成一个短路面，在高频时有很大的涡流损耗产生；从而也导致非晶不能像铁氧体那样做分布式气隙，只能采取气隙避让；气隙越大损耗越大，所以在一定的条件下合金粉芯可以比非晶有更好的效果。
4.2 功率电感磁芯材料的对比
由于矽钢片未来的使用会越来越少，这里主要对比铁氧体、合金粉芯和非晶的特性。
寿星
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