逆變電源的發(fā)展與技術(shù)革新

劉海滄++黃亮++李慶凱

【摘 要】本文主要以電力電子器件的發(fā)展為角度，闡明逆變電源的發(fā)展歷程，同時(shí)講解逆變電源在光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域是如何被廣泛利用的。最后，再根據(jù)與PWM軟開(kāi)發(fā)技術(shù)、多電平技術(shù)的融合，來(lái)具體的闡明換一下逆變電源的是怎樣一步一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革的。

【關(guān)鍵詞】逆變電源 應(yīng)用 技術(shù)革新

在現(xiàn)在的生產(chǎn)企業(yè)中，電源系統(tǒng)具有非常重要的作用，此系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣，能夠決定企業(yè)的生產(chǎn)效益，因此一定要引起相關(guān)工作者的重視。而在所有電源系統(tǒng)的性能方面，要數(shù)逆變電源最高，它誕生于上世紀(jì)的六十年代末，在問(wèn)世以后，就占據(jù)了大部分的市場(chǎng)資源。與其他電源系統(tǒng)相比，逆變電源不但具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，同時(shí)在質(zhì)量方面也具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此得到了很多企業(yè)的青睞，那么下面我們以逆變電源的發(fā)展歷程為角度，來(lái)具體的討論一下是如何對(duì)它進(jìn)行技術(shù)革新的。

1 逆變電源的發(fā)展

電力電子器件的發(fā)展，推動(dòng)了逆變電源的技術(shù)革新腳步。具體說(shuō)來(lái)，一共分為三個(gè)階段：

首代逆變電源的逆變器開(kāi)關(guān)器件，選用的是晶閘管，因此又被叫做可控硅逆變電源，這種類型逆變電器的誕生，很好的代替了旋轉(zhuǎn)型變流機(jī)組的地位，并在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中體現(xiàn)出了非常顯著的作用。不過(guò)因?yàn)檫@代逆變電源并不具備自關(guān)斷的功能，所以就只能通過(guò)加大換流電路來(lái)關(guān)斷可控硅逆變電源。另外，換流電路的結(jié)構(gòu)比較繁瑣，而且體積也很大，還會(huì)發(fā)出很強(qiáng)的噪音，因此這些弊端，很大程度的影響了逆變電源的發(fā)展。

第二代逆變電源的逆變開(kāi)關(guān)電器，考慮到上一代的弊端問(wèn)題，因此選用了自關(guān)斷器件。而進(jìn)入到上世紀(jì)七十年代末以后，自關(guān)斷器件得到大量的生產(chǎn)，這也因此大幅度的提升了逆變電源的質(zhì)量，這也同時(shí)讓其動(dòng)態(tài)特性也得到了明顯的加強(qiáng)。其中主要的產(chǎn)品有可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管等等。

第三代逆變電源則是在質(zhì)量上取得了巨大的突破，其主要的原因在于利用了實(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)主要是根據(jù)第二代逆變電源中所存在的不足，所進(jìn)行的具有針對(duì)性的改良，主要是讓逆變電源增強(qiáng)了對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)能力。第三代逆變電源目前的發(fā)展勢(shì)頭良好，不過(guò)并不是特別的完善，仍需要進(jìn)一步的發(fā)展。

2 應(yīng)用

2.1 光伏發(fā)電

由于能源危機(jī)已經(jīng)成為了一個(gè)無(wú)法回避的重要的問(wèn)題，因此當(dāng)今社會(huì)更加重視可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。尤其是油氣資源的進(jìn)一步減少，和轉(zhuǎn)變期過(guò)程當(dāng)中對(duì)環(huán)境造成的破壞，讓很多的國(guó)家意識(shí)到開(kāi)發(fā)新能源的重要意義，而若想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，關(guān)鍵在于如何對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行利用，并制定出實(shí)之有效的戰(zhàn)略方案，而在此期間，光伏發(fā)電受到了很多的關(guān)注。太陽(yáng)能是用不盡的，利用電池列陣，可以把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電，然后再利用逆變系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換成交流電，這樣的話，就能夠并入電網(wǎng)，從而讓用戶使用到電。而這就是光伏發(fā)電。

2.2 風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，而且還是再生資源，因此得到了很多國(guó)家的關(guān)注。而通常所說(shuō)的風(fēng)力發(fā)電，就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。而在運(yùn)用期間，由于風(fēng)力、風(fēng)速 的關(guān)系，讓交流電變的不是很穩(wěn)定，因此很難并入電網(wǎng)，而這給風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展造成了十分不利的影響。不過(guò)若是采用逆變技術(shù)的話，那么就會(huì)得到極好的改善：首先要利用整流，讓交流變的穩(wěn)定一些，這樣就會(huì)形成直流電；之后經(jīng)過(guò)逆變，直流電就會(huì)變成交流電，并且還會(huì)具有穩(wěn)定性，如此一來(lái)，就可以并入電網(wǎng)，并最終讓用戶得以使用到。

3 技術(shù)革新

3.1 PWM軟開(kāi)關(guān)技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)，主要是通過(guò)采取輸出電壓的脈寬的方式，把直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉迪嗟鹊慕涣髅}沖電壓，這樣的話就可以很好的對(duì)交流脈沖電壓進(jìn)行控制。想要讓PWM軟開(kāi)關(guān)技術(shù)完成控制任務(wù)的方法有很多種，比如用電壓或者電流來(lái)對(duì)PWM進(jìn)行控制等等。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)還能夠加強(qiáng)開(kāi)關(guān)器件的工作效率，尤其是能夠達(dá)到20kHz的開(kāi)關(guān)頻率，在效果上會(huì)體現(xiàn)的更加明顯。

此項(xiàng)技術(shù)的基本想法是：在傳統(tǒng)的PWM變換器上安裝一個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)，并且這個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)必須要由功率開(kāi)關(guān)構(gòu)成。當(dāng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)變的時(shí)候，諧振網(wǎng)絡(luò)就開(kāi)始工作，因?yàn)橹C振過(guò)程并不會(huì)消耗太長(zhǎng)的時(shí)間，所以不會(huì)讓PWM技術(shù)受到影響。但有一點(diǎn)需要明確的是，因?yàn)橹C振網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系，勢(shì)必會(huì)對(duì)諧振造成一定的消耗，同時(shí)讓電路也會(huì)受到干擾，這樣就會(huì)使得PWM軟開(kāi)發(fā)技術(shù)在應(yīng)用方面具有一定的局限性。不過(guò)由于PWM軟開(kāi)發(fā)技術(shù)是目前完成電力電子高頻化的最有效方式，因此該項(xiàng)技術(shù)一定會(huì)很好的加強(qiáng)逆變器的性能。

3.2 多電平技術(shù)

盡管PWM技術(shù)非常的重要，但是對(duì)諧振具有很大的消耗，這是該項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)非常明顯的弊端。在這種情況下，相關(guān)研究人員變研發(fā)出了多點(diǎn)平逆變技術(shù)，而且已經(jīng)慢慢的變成了電力領(lǐng)域發(fā)展的主流。而此項(xiàng)技術(shù)的主要目標(biāo)在于，讓電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得以改變，從而確保逆變開(kāi)關(guān)能夠在低頻的環(huán)境下工作，這樣的話，就可以很好的降低開(kāi)關(guān)應(yīng)力，并最終得以讓逆變器的輸出效果得到明顯的提升。

3.3 并聯(lián)技術(shù)

若想加強(qiáng)電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就一定要采用并聯(lián)技術(shù)。而此項(xiàng)技術(shù)在得到推廣以后，就取得了迅速的發(fā)展。它在改變系統(tǒng)工作效率方面取得了非常顯著的效果。根據(jù)電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換的特性來(lái)看，主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括獨(dú)立以及交互式并聯(lián)系統(tǒng)、獨(dú)立直流電源和共同直流電源并聯(lián)系統(tǒng)及電壓源。此外，若想保證每個(gè)逆變器的電壓幅值能夠保持在正常的范圍以內(nèi)，并讓頻率之間維持同步，那么最好采取集中、分散、主從以及無(wú)互連線分散的電流控制方式。

4 結(jié)語(yǔ)

由于科技的進(jìn)步，讓電源技術(shù)得到了很大程度的發(fā)展，種類也逐漸的增多了起來(lái)，因此這也讓逆變電源得到了極為廣泛的運(yùn)用。而逆變電源一共經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展歷史，取得了非常顯著的效果，目前，已經(jīng)進(jìn)入到了技術(shù)革新的階段，并且在PWM軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、多電平技術(shù)以及并聯(lián)技術(shù)等方面的發(fā)展上都取得了很好的效果。因此，在今后的工作中，相關(guān)工作者更是要積極努力，開(kāi)創(chuàng)嶄新的技術(shù)革新工作，從而讓我國(guó)的逆變電源的發(fā)展水平邁向一個(gè)新的高度。

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