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中小功率光伏逆变电源现状及发展

导读: 变电源按变换方式可分为工频变换和高频变换。工频变换是利用分立器件或集成块产生50Hz方波信号,然后利用该信号去推动功率开关管,利用工频升压变压器产生220V交流电。

  逆变电源按变换方式可分为工频变换和高频变换。工频变换是利用分立器件或集成块产生50Hz方波信号,然后利用该信号去推动功率开关管,利用工频升压变压器产生220V交流电。这种逆变电源结构简单,工作可靠,但由于电路结构本身的缺陷,不适合于带感性负载,如电冰箱、电风扇、水泵、日光灯等。另外,这种逆变电源由于采用了工频变压器,因而体积大、笨重、价格高。目前主要用在大型太阳能光伏电站。

  20世纪70年代初期,20kHzPWM型开关电源的应用在世界上引起了所谓“20kHz电源技术革命”。这种变换思想当时即被用在逆变电源系统中,但由于当时的功率器件昂贵,且损耗大,高频高效逆变电源的研究一直处于停滞状态。到了80年代以后,随着功率MOSFET工艺的日趋成熟及磁性材料质量的提高,高频变换逆变电源才走向市场。

  高频变换逆变电源是通过高频DC/DC变换技术,先将低压直流变为高频低压交流,经过脉冲变压器升压后再整流成高压直流。由于在DC/DC变换中采用了 PWM技术,因而在此可得到一稳定的直流电压,利用该电压可直接驱动交流节能灯、白炽灯、彩电等负载。若对该高压直流进行类正弦变换或正弦变换,即可得到 220V、50Hz类正弦波交流电或220V、50Hz正弦波交流电。这种逆变器由于采用高频变换(现多为20kHz~200kHz),因而体积小、重量轻,再由于采用了二次调宽及二次稳压技术,因而输出电压非常稳定,负载能力强,性能价格比高,是目前可再生能源发电系统中首选产品。在国外发达国家的中小交流光伏系统中得到普遍的使用,但在国内,由于技术方面的原因及市场的混乱,一些逆变电源厂家一直在推广工频变换逆变电源,有的为了降低成本甚至使用低硅硅钢片,这样的逆变电源充斥市场,使得交流光伏系统的综合成本升高,将会阻碍交流光伏系统的推广,这对行业的发展是很不利的。

  国内高频变换中小功率逆变电源存在问题分析

  1、可靠性

  目前,高频变换中小功率逆变电源存在的问题主要是可靠性不高。我们多年的研究,生产及使用说明。影响高频变换中小功率逆变电源寿命的主要因素有电解电容器、光电耦合器及磁性材料。

  2、效率

  要提高逆变电源的效率,就必须减小其损耗。逆变电源中的损耗通常可分为两类:导通损耗和开关损耗。要减小这些损耗,就必须对功率开关管实施零电压或零电流转换,即采用谐振型变换结构。

  光伏系统用中小功率逆变电源的发展展望

  随着谐振开关电源的发展,谐振变换的思想也被用在逆变电源系统中,即构成了谐振型高效逆变电源。该逆变电源是在DC/DC变换中采用了零电压或零电流开关技术,因而开关损耗基本上可以消除,即使当开关频率超过1MHz以上后,电源的效率也不会明显降低。实验证明:在工作频率相同的情况下,谐振型变换的损耗可比非谐振型变换降低30%~40%。目前,谐振型电源的工作频率可达500kHz到1MHz。

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