開(kāi)關(guān)電源應用之光伏系統用中小功率逆變電源的現狀與展望
中小功率逆變電源是戶(hù)用獨立溝通光伏體系中重要的環(huán)節之一，其牢靠性和功率對推行光伏體系、有效用能、下降體系造價(jià)至關(guān)重要，因此各國的光伏專(zhuān)家們一向在盡力開(kāi)發(fā)適于戶(hù)用的逆變電源，以促使該職業(yè)十分好更快地開(kāi)展。
2 光伏體系用中小功率逆變電源的技能現狀
逆變電源按改換方法可分為工頻改換和高頻改換。工頻改換是運用分立器材或集成塊發(fā)生50Hz方波信號，然后運用該信號去推進(jìn)功率開(kāi)關(guān)管，運用工頻升壓變壓器發(fā)生220V溝通電。這種逆變電源布局簡(jiǎn)略，作業(yè)牢靠，但因為電路布局本身的缺陷，不適合于帶理性負載，如電冰箱、電風(fēng)扇、水泵、日光燈等。別的，這種逆變電源因為選用了工頻變壓器，因此體積大、粗笨、報價(jià)高。當前首要用在大型太陽(yáng)能光伏電站。
20世紀70年代前期，20kHzPWM型開(kāi)關(guān)電源的應用在世界上引起了所謂“20kHz電源技能革命”。這種改換思維其時(shí)即被用在逆變電源體系中，但因為其時(shí)的功率器材昂貴，且損耗大，高頻高效逆變電源的研討一向處于阻滯狀況。到了80年代今后，跟著(zhù)功率MOSFET技能的日趨老練及磁性材料質(zhì)量的進(jìn)步，高頻改換逆變電源才走向商場(chǎng)（1）。
高頻改換逆變電源是通過(guò)高頻DC/DC改換技能，先將低壓直流變?yōu)楦哳l低壓溝通，通過(guò)脈沖變壓器升壓后再整流成高壓直流。因為在DC/DC改換中選用了PWM技能，因此在此可得到一安穩的直流電壓，運用該電壓可直接驅動(dòng)溝通節能燈、白熾燈、彩電等負載。若對該高壓直流進(jìn)行類(lèi)正弦改換或正弦改換，即可得到220V、50Hz類(lèi)正弦波溝通電或220V、50Hz正弦波溝通電。這種逆變器因為選用高頻改換（現多為20kHz～200kHz），因此體積小、重量輕，再因為選用了二次調寬及二次穩壓技能，因此輸出電壓十分安穩，負載能力強，性能報價(jià)比高，是當前可再生能源發(fā)電體系中首選商品。在國外發(fā)達國家的中小溝通光伏體系中得到遍及的運用，但在國內，因為技能方面的緣由及商場(chǎng)的混亂，一些逆變電源廠(chǎng)家一向在推行工頻改換逆變電源，有的為了下降本錢(qián)乃至運用低硅硅鋼片，這樣的逆變電源充滿(mǎn)商場(chǎng)，使得溝通光伏體系的歸納本錢(qián)升高，將會(huì )阻止溝通光伏體系的推行，這對職業(yè)的開(kāi)展是很晦氣的。
3 國內高頻改換中小功率逆變電源存在疑問(wèn)剖析
3.1 牢靠性
當前，高頻改換中小功率逆變電源存在的疑問(wèn)首要是牢靠性不高。咱們多年的研討，出產(chǎn)及運用說(shuō)明：影響高頻改換中小功率逆變電源壽數的首要因素有電解電容器、光電耦合器及磁性材料（2）。
實(shí)踐證明：尋求壽數的延長(cháng)要從規劃方面著(zhù)手，而不是依賴(lài)于運用方。下降器材的結溫，削減器材的電應力，下降運轉電流及選用優(yōu)質(zhì)的磁性材料等辦法可大大進(jìn)步其牢靠性。國內之所以有人對高頻改換逆變電源的牢靠性發(fā)生置疑，一個(gè)重要的緣由是一些廠(chǎng)家為了下降本錢(qián)而仍運用70年代研發(fā)的第一代磁性材料，如TDK的H35、FDK的H45等，因為這種磁性材料的飽滿(mǎn)磁通密度及居里溫度點(diǎn)較低，因此在功率較大時(shí)長(cháng)時(shí)刻運用很容易出故障。咱們運用80年代中后期研發(fā)的第三代磁性材料，如TDK的H7C4、FDK的H63B和H45C、西門(mén)子的N47和N67，不光能有效地進(jìn)步改換功率（3），并且大大進(jìn)步了逆變電源牢靠性。事實(shí)上，彩電及計算機中運用的開(kāi)關(guān)電源也證明了高頻改換方法的牢靠性。用戶(hù)的長(cháng)時(shí)刻運用也證明了咱們當前出產(chǎn)的高頻改換中小功率逆變電源具有高的牢靠性和功率，徹底可與MASTERVOLT等大公司的商品相媲美。
3.2 功率
要進(jìn)步逆變電源的功率，就必須減小其損耗。逆變電源中的損耗一般可分為兩類(lèi)：導通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。導通損耗是因為器材具有必定的導通電阻Rds，因此當有電流流過(guò)期將會(huì )發(fā)生必定的功耗，損耗功率Pc由下式計算：Pc=I2×Rds。在器材注冊和關(guān)斷過(guò)程中，器材不只流過(guò)較大的電流，并且還接受較高的電壓，因此器材也將發(fā)生較大的損耗，這種損耗稱(chēng)為開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)損耗可分為注冊損耗、關(guān)斷損耗和電容放電損耗。
注冊損耗：
Pon=（1/2）×Ip×Vp×ts×f;
關(guān)斷損耗：
Poff=1/2×Ip×Vp×ts×f;
電容放電損耗：
Pcd=（1/2）×Cds×Vc2×f;
總的開(kāi)關(guān)損耗：
Pcf=Ip×Vp×ts×f＋（1/2）×Cds×Vc2×f。
式中：Ip為器材開(kāi)關(guān)過(guò)程中流過(guò)的電流最大值；Vp為器材開(kāi)關(guān)過(guò)程中接受的電壓最大值；ts為注冊關(guān)斷時(shí)刻；f為作業(yè)頻率；Cds為功率MOSFET的漏源寄生電容。
現代電源理論指出：要減小上述這些損耗，就必須對功率開(kāi)關(guān)管施行零電壓或零電流改換，即選用諧振型改換布局。
4 光伏體系用中小功率逆變電源的開(kāi)展展望
跟著(zhù)諧振開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)展，諧振改換的思維也被用在逆變電源體系中，即構成了諧振型高效逆變電源。該逆變電源是在DC/DC改換中選用了零電壓或零電流開(kāi)關(guān)技能，因此開(kāi)關(guān)損耗基本上能夠消除，即便當開(kāi)關(guān)頻率超越1MHz以上后，電源的功率也不會(huì )顯著(zhù)下降。試驗證明：在作業(yè)頻率相同的情況下，諧振型改換的損耗可比非諧振型改換下降30％～40％。當前，諧振型電源的作業(yè)頻率可達500kHz到1MHz。
別的值得注意的是，光伏體系用中小功率逆變電源的研討正朝著(zhù)模塊化方向開(kāi)展，即選用不一樣的模塊組合，就可構成不一樣的電壓、波形改換體系。
毫無(wú)疑問(wèn)，光伏體系用中小功率逆變電源會(huì )選用高頻改換電路布局。在一些技能細節上，也會(huì )有別于其它場(chǎng)合運用的逆變電源，如除了尋求高牢靠、高功率外，還應針對光伏職業(yè)的特色，將操控、逆變有效地合二為一，即光伏逆變電源在規劃上應具有過(guò)壓、欠壓、短路、過(guò)熱、極性接反等維護功能。這樣做不光下降了體系的造價(jià)，并且進(jìn)步了體系的牢靠性（4）。
5結語(yǔ)
跟著(zhù)光伏體系的不斷標準，高頻改換中小功率逆變電源將會(huì )得到商場(chǎng)的逐漸認可，它的運用將會(huì )推進(jìn)光伏職業(yè)的良性開(kāi)展。
以上由開(kāi)關(guān)電源公司提供！
2 光伏體系用中小功率逆變電源的技能現狀
逆變電源按改換方法可分為工頻改換和高頻改換。工頻改換是運用分立器材或集成塊發(fā)生50Hz方波信號，然后運用該信號去推進(jìn)功率開(kāi)關(guān)管，運用工頻升壓變壓器發(fā)生220V溝通電。這種逆變電源布局簡(jiǎn)略，作業(yè)牢靠，但因為電路布局本身的缺陷，不適合于帶理性負載，如電冰箱、電風(fēng)扇、水泵、日光燈等。別的，這種逆變電源因為選用了工頻變壓器，因此體積大、粗笨、報價(jià)高。當前首要用在大型太陽(yáng)能光伏電站。
20世紀70年代前期，20kHzPWM型開(kāi)關(guān)電源的應用在世界上引起了所謂“20kHz電源技能革命”。這種改換思維其時(shí)即被用在逆變電源體系中，但因為其時(shí)的功率器材昂貴，且損耗大，高頻高效逆變電源的研討一向處于阻滯狀況。到了80年代今后，跟著(zhù)功率MOSFET技能的日趨老練及磁性材料質(zhì)量的進(jìn)步，高頻改換逆變電源才走向商場(chǎng)（1）。
高頻改換逆變電源是通過(guò)高頻DC/DC改換技能，先將低壓直流變?yōu)楦哳l低壓溝通，通過(guò)脈沖變壓器升壓后再整流成高壓直流。因為在DC/DC改換中選用了PWM技能，因此在此可得到一安穩的直流電壓，運用該電壓可直接驅動(dòng)溝通節能燈、白熾燈、彩電等負載。若對該高壓直流進(jìn)行類(lèi)正弦改換或正弦改換，即可得到220V、50Hz類(lèi)正弦波溝通電或220V、50Hz正弦波溝通電。這種逆變器因為選用高頻改換（現多為20kHz～200kHz），因此體積小、重量輕，再因為選用了二次調寬及二次穩壓技能，因此輸出電壓十分安穩，負載能力強，性能報價(jià)比高，是當前可再生能源發(fā)電體系中首選商品。在國外發(fā)達國家的中小溝通光伏體系中得到遍及的運用，但在國內，因為技能方面的緣由及商場(chǎng)的混亂，一些逆變電源廠(chǎng)家一向在推行工頻改換逆變電源，有的為了下降本錢(qián)乃至運用低硅硅鋼片，這樣的逆變電源充滿(mǎn)商場(chǎng)，使得溝通光伏體系的歸納本錢(qián)升高，將會(huì )阻止溝通光伏體系的推行，這對職業(yè)的開(kāi)展是很晦氣的。
3 國內高頻改換中小功率逆變電源存在疑問(wèn)剖析
3.1 牢靠性
當前，高頻改換中小功率逆變電源存在的疑問(wèn)首要是牢靠性不高。咱們多年的研討，出產(chǎn)及運用說(shuō)明：影響高頻改換中小功率逆變電源壽數的首要因素有電解電容器、光電耦合器及磁性材料（2）。
實(shí)踐證明：尋求壽數的延長(cháng)要從規劃方面著(zhù)手，而不是依賴(lài)于運用方。下降器材的結溫，削減器材的電應力，下降運轉電流及選用優(yōu)質(zhì)的磁性材料等辦法可大大進(jìn)步其牢靠性。國內之所以有人對高頻改換逆變電源的牢靠性發(fā)生置疑，一個(gè)重要的緣由是一些廠(chǎng)家為了下降本錢(qián)而仍運用70年代研發(fā)的第一代磁性材料，如TDK的H35、FDK的H45等，因為這種磁性材料的飽滿(mǎn)磁通密度及居里溫度點(diǎn)較低，因此在功率較大時(shí)長(cháng)時(shí)刻運用很容易出故障。咱們運用80年代中后期研發(fā)的第三代磁性材料，如TDK的H7C4、FDK的H63B和H45C、西門(mén)子的N47和N67，不光能有效地進(jìn)步改換功率（3），并且大大進(jìn)步了逆變電源牢靠性。事實(shí)上，彩電及計算機中運用的開(kāi)關(guān)電源也證明了高頻改換方法的牢靠性。用戶(hù)的長(cháng)時(shí)刻運用也證明了咱們當前出產(chǎn)的高頻改換中小功率逆變電源具有高的牢靠性和功率，徹底可與MASTERVOLT等大公司的商品相媲美。
3.2 功率
要進(jìn)步逆變電源的功率，就必須減小其損耗。逆變電源中的損耗一般可分為兩類(lèi)：導通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。導通損耗是因為器材具有必定的導通電阻Rds，因此當有電流流過(guò)期將會(huì )發(fā)生必定的功耗，損耗功率Pc由下式計算：Pc=I2×Rds。在器材注冊和關(guān)斷過(guò)程中，器材不只流過(guò)較大的電流，并且還接受較高的電壓，因此器材也將發(fā)生較大的損耗，這種損耗稱(chēng)為開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)損耗可分為注冊損耗、關(guān)斷損耗和電容放電損耗。
注冊損耗：
Pon=（1/2）×Ip×Vp×ts×f;
關(guān)斷損耗：
Poff=1/2×Ip×Vp×ts×f;
電容放電損耗：
Pcd=（1/2）×Cds×Vc2×f;
總的開(kāi)關(guān)損耗：
Pcf=Ip×Vp×ts×f＋（1/2）×Cds×Vc2×f。
式中：Ip為器材開(kāi)關(guān)過(guò)程中流過(guò)的電流最大值；Vp為器材開(kāi)關(guān)過(guò)程中接受的電壓最大值；ts為注冊關(guān)斷時(shí)刻；f為作業(yè)頻率；Cds為功率MOSFET的漏源寄生電容。
現代電源理論指出：要減小上述這些損耗，就必須對功率開(kāi)關(guān)管施行零電壓或零電流改換，即選用諧振型改換布局。
4 光伏體系用中小功率逆變電源的開(kāi)展展望
跟著(zhù)諧振開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)展，諧振改換的思維也被用在逆變電源體系中，即構成了諧振型高效逆變電源。該逆變電源是在DC/DC改換中選用了零電壓或零電流開(kāi)關(guān)技能，因此開(kāi)關(guān)損耗基本上能夠消除，即便當開(kāi)關(guān)頻率超越1MHz以上后，電源的功率也不會(huì )顯著(zhù)下降。試驗證明：在作業(yè)頻率相同的情況下，諧振型改換的損耗可比非諧振型改換下降30％～40％。當前，諧振型電源的作業(yè)頻率可達500kHz到1MHz。
別的值得注意的是，光伏體系用中小功率逆變電源的研討正朝著(zhù)模塊化方向開(kāi)展，即選用不一樣的模塊組合，就可構成不一樣的電壓、波形改換體系。
毫無(wú)疑問(wèn)，光伏體系用中小功率逆變電源會(huì )選用高頻改換電路布局。在一些技能細節上，也會(huì )有別于其它場(chǎng)合運用的逆變電源，如除了尋求高牢靠、高功率外，還應針對光伏職業(yè)的特色，將操控、逆變有效地合二為一，即光伏逆變電源在規劃上應具有過(guò)壓、欠壓、短路、過(guò)熱、極性接反等維護功能。這樣做不光下降了體系的造價(jià)，并且進(jìn)步了體系的牢靠性（4）。
5結語(yǔ)
跟著(zhù)光伏體系的不斷標準，高頻改換中小功率逆變電源將會(huì )得到商場(chǎng)的逐漸認可，它的運用將會(huì )推進(jìn)光伏職業(yè)的良性開(kāi)展。
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