開關(guān)電源應(yīng)用之光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源的現(xiàn)狀與展望
中小功率逆變電源是戶用獨立溝通光伏體系中重要的環(huán)節(jié)之一，其牢靠性和功率對推行光伏體系、有效用能、下降體系造價至關(guān)重要，因此各國的光伏專家們一向在盡力開發(fā)適于戶用的逆變電源，以促使該職業(yè)十分好更快地開展。
2 光伏體系用中小功率逆變電源的技能現(xiàn)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功率開關(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、報價高。當前首要用在大型太陽能光伏電站。
20世紀70年代前期，20kHzPWM型開關(guān)電源的應(yīng)用在世界上引起了所謂“20kHz電源技能革命”。這種改換思維其時即被用在逆變電源體系中，但因為其時的功率器材昂貴，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，跟著功率MOSFET技能的日趨老練及磁性材料質(zhì)量的進步，高頻改換逆變電源才走向商場（1）。
高頻改換逆變電源是通過高頻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(wěn)的直流電壓，運用該電壓可直接驅(qū)動溝通節(jié)能燈、白熾燈、彩電等負載。若對該高壓直流進行類正弦改換或正弦改換，即可得到220V、50Hz類正弦波溝通電或220V、50Hz正弦波溝通電。這種逆變器因為選用高頻改換（現(xiàn)多為20kHz～200kHz），因此體積小、重量輕，再因為選用了二次調(diào)寬及二次穩(wěn)壓技能，因此輸出電壓十分安穩(wěn)，負載能力強，性能報價比高，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(nèi)，因為技能方面的緣由及商場的混亂，一些逆變電源廠家一向在推行工頻改換逆變電源，有的為了下降本錢乃至運用低硅硅鋼片，這樣的逆變電源充滿商場，使得溝通光伏體系的歸納本錢升高，將會阻止溝通光伏體系的推行，這對職業(yè)的開展是很晦氣的。
3 國內(nèi)高頻改換中小功率逆變電源存在疑問剖析
3.1 牢靠性
當前，高頻改換中小功率逆變電源存在的疑問首要是牢靠性不高。咱們多年的研討，出產(chǎn)及運用說明：影響高頻改換中小功率逆變電源壽數(shù)的首要因素有電解電容器、光電耦合器及磁性材料（2）。
實踐證明：尋求壽數(shù)的延長要從規(guī)劃方面著手，而不是依賴于運用方。下降器材的結(jié)溫，削減器材的電應(yīng)力，下降運轉(zhuǎn)電流及選用優(yōu)質(zhì)的磁性材料等辦法可大大進步其牢靠性。國內(nèi)之所以有人對高頻改換逆變電源的牢靠性發(fā)生置疑，一個重要的緣由是一些廠家為了下降本錢而仍運用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磁通密度及居里溫度點較低，因此在功率較大時長時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、西門子的N47和N67，不光能有效地進步改換功率（3），并且大大進步了逆變電源牢靠性。事實上，彩電及計算機中運用的開關(guān)電源也證明了高頻改換方法的牢靠性。用戶的長時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：導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。導(dǎo)通損耗是因為器材具有必定的導(dǎo)通電阻Rds，因此當有電流流過期將會發(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)斷過程中，器材不只流過較大的電流，并且還接受較高的電壓，因此器材也將發(fā)生較大的損耗，這種損耗稱為開關(guān)損耗。開關(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;
總的開關(guān)損耗：
Pcf=Ip×Vp×ts×f＋（1/2）×Cds×Vc2×f。
式中：Ip為器材開關(guān)過程中流過的電流最大值；Vp為器材開關(guān)過程中接受的電壓最大值；ts為注冊關(guān)斷時刻；f為作業(yè)頻率；Cds為功率MOSFET的漏源寄生電容。
現(xiàn)代電源理論指出：要減小上述這些損耗，就必須對功率開關(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展展望
跟著諧振開關(guān)電源的開展，諧振改換的思維也被用在逆變電源體系中，即構(gòu)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關(guān)技能，因此開關(guān)損耗基本上能夠消除，即便當開關(guān)頻率超越1MHz以上后，電源的功率也不會顯著下降。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模塊化方向開展，即選用不一樣的模塊組合，就可構(gòu)成不一樣的電壓、波形改換體系。
毫無疑問，光伏體系用中小功率逆變電源會選用高頻改換電路布局。在一些技能細節(jié)上，也會有別于其它場合運用的逆變電源，如除了尋求高牢靠、高功率外，還應(yīng)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(guī)劃上應(yīng)具有過壓、欠壓、短路、過熱、極性接反等維護功能。這樣做不光下降了體系的造價，并且進步了體系的牢靠性（4）。
5結(jié)語
跟著光伏體系的不斷標準，高頻改換中小功率逆變電源將會得到商場的逐漸認可，它的運用將會推進光伏職業(yè)的良性開展。
以上由開關(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(xiàn)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功率開關(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、報價高。當前首要用在大型太陽能光伏電站。
20世紀70年代前期，20kHzPWM型開關(guān)電源的應(yīng)用在世界上引起了所謂“20kHz電源技能革命”。這種改換思維其時即被用在逆變電源體系中，但因為其時的功率器材昂貴，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，跟著功率MOSFET技能的日趨老練及磁性材料質(zhì)量的進步，高頻改換逆變電源才走向商場（1）。
高頻改換逆變電源是通過高頻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(wěn)的直流電壓，運用該電壓可直接驅(qū)動溝通節(jié)能燈、白熾燈、彩電等負載。若對該高壓直流進行類正弦改換或正弦改換，即可得到220V、50Hz類正弦波溝通電或220V、50Hz正弦波溝通電。這種逆變器因為選用高頻改換（現(xiàn)多為20kHz～200kHz），因此體積小、重量輕，再因為選用了二次調(diào)寬及二次穩(wěn)壓技能，因此輸出電壓十分安穩(wěn)，負載能力強，性能報價比高，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(nèi)，因為技能方面的緣由及商場的混亂，一些逆變電源廠家一向在推行工頻改換逆變電源，有的為了下降本錢乃至運用低硅硅鋼片，這樣的逆變電源充滿商場，使得溝通光伏體系的歸納本錢升高，將會阻止溝通光伏體系的推行，這對職業(yè)的開展是很晦氣的。
3 國內(nèi)高頻改換中小功率逆變電源存在疑問剖析
3.1 牢靠性
當前，高頻改換中小功率逆變電源存在的疑問首要是牢靠性不高。咱們多年的研討，出產(chǎn)及運用說明：影響高頻改換中小功率逆變電源壽數(shù)的首要因素有電解電容器、光電耦合器及磁性材料（2）。
實踐證明：尋求壽數(shù)的延長要從規(guī)劃方面著手，而不是依賴于運用方。下降器材的結(jié)溫，削減器材的電應(yīng)力，下降運轉(zhuǎn)電流及選用優(yōu)質(zhì)的磁性材料等辦法可大大進步其牢靠性。國內(nèi)之所以有人對高頻改換逆變電源的牢靠性發(fā)生置疑，一個重要的緣由是一些廠家為了下降本錢而仍運用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磁通密度及居里溫度點較低，因此在功率較大時長時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、西門子的N47和N67，不光能有效地進步改換功率（3），并且大大進步了逆變電源牢靠性。事實上，彩電及計算機中運用的開關(guān)電源也證明了高頻改換方法的牢靠性。用戶的長時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：導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。導(dǎo)通損耗是因為器材具有必定的導(dǎo)通電阻Rds，因此當有電流流過期將會發(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)斷過程中，器材不只流過較大的電流，并且還接受較高的電壓，因此器材也將發(fā)生較大的損耗，這種損耗稱為開關(guān)損耗。開關(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;
總的開關(guān)損耗：
Pcf=Ip×Vp×ts×f＋（1/2）×Cds×Vc2×f。
式中：Ip為器材開關(guān)過程中流過的電流最大值；Vp為器材開關(guān)過程中接受的電壓最大值；ts為注冊關(guān)斷時刻；f為作業(yè)頻率；Cds為功率MOSFET的漏源寄生電容。
現(xiàn)代電源理論指出：要減小上述這些損耗，就必須對功率開關(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展展望
跟著諧振開關(guān)電源的開展，諧振改換的思維也被用在逆變電源體系中，即構(gòu)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關(guān)技能，因此開關(guān)損耗基本上能夠消除，即便當開關(guān)頻率超越1MHz以上后，電源的功率也不會顯著下降。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模塊化方向開展，即選用不一樣的模塊組合，就可構(gòu)成不一樣的電壓、波形改換體系。
毫無疑問，光伏體系用中小功率逆變電源會選用高頻改換電路布局。在一些技能細節(jié)上，也會有別于其它場合運用的逆變電源，如除了尋求高牢靠、高功率外，還應(yīng)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(guī)劃上應(yīng)具有過壓、欠壓、短路、過熱、極性接反等維護功能。這樣做不光下降了體系的造價，并且進步了體系的牢靠性（4）。
5結(jié)語
跟著光伏體系的不斷標準，高頻改換中小功率逆變電源將會得到商場的逐漸認可，它的運用將會推進光伏職業(yè)的良性開展。
以上由開關(guān)電源公司提供！
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