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中小功率光伏用逆變電源的現狀以及發展分析

來源: 發布時間:2019-01-10 12814 次瀏覽

逆變電源按變換方式可分為工頻變換和高頻變換。工頻變換是利用分立器件或集成塊產生50Hz方波信號,然后

逆變電源按變換方式可分為工頻變換和高頻變換。工頻變換是利用分立器件或集成塊產生50Hz方波信號,然后利用該信號去推動功率開關管,利用工頻升壓變壓器產生220V交流電。這種逆變電源結構簡單,工作可靠,但由于電路結構本身的缺陷,不適合于帶感性負載,如電冰箱、電風扇、水泵、日光燈等。另外,這種逆變電源由于采用了工頻變壓器,因而體積大、笨重、價格高。目前主要用在大型太陽能光伏電站。

20世紀70年代初期,20kHzPWM型開關電源的應用在世界上引起了所謂“20kHz電源技術革命”。這種變換思想當時即被用在逆變電源系統中,但由于當時的功率器件昂貴,且損耗大,高頻高效逆變電源的研究一直處于停滯狀態。到了80年代以后,隨著功率MOSFET工藝的日趨成熟及磁性材料質量的提高,高頻變換逆變電源才走向市場。

高頻變換逆變電源是通過高頻DC/DC變換技術,先將低壓直流變為高頻低壓交流,經過脈沖變壓器升壓后再整流成高壓直流。由于在DC/DC變換中采用了 PWM技術,因而在此可得到一穩定的直流電壓,利用該電壓可直接驅動交流節能燈、白熾燈、彩電等負載。若對該高壓直流進行類正弦變換或正弦變換,即可得到 220V、50Hz類正弦波交流電或220V、50Hz正弦波交流電。這種逆變器由于采用高頻變換(現多為20kHz~200kHz),因而體積小、重量輕,再由于采用了二次調寬及二次穩壓技術,因而輸出電壓非常穩定,負載能力強,性能價格比高,是目前可再生能源發電系統中產品。在國外發達的中小交流光伏系統中得到普遍的使用,但在國內,由于技術方面的原因及市場的混亂,一些逆變電源廠家一直在推廣工頻變換逆變電源,有的為了降低成本甚至使用低硅硅鋼片,這樣的逆變電源充斥市場,使得交流光伏系統的綜合成本升高,將會阻礙交流光伏系統的推廣,這對行業的發展是很不利的。

國內高頻變換中小功率逆變電源存在問題分析

1、可靠性

目前,高頻變換中小功率逆變電源存在的問題主要是可靠性不高。我們多年的研究,生產及使用說明。影響高頻變換中小功率逆變電源壽命的主要因素有電解電容器、光電耦合器及磁性材料。

2、效率

要提高逆變電源的效率,就必須減小其損耗。逆變電源中的損耗通??煞治嚼啵旱紀ㄋ鷙暮涂廝鷙?。要減小這些損耗,就必須對功率開關管實施零電壓或零電流轉換,即采用諧振型變換結構。

光伏系統用中小功率逆變電源的發展展望

隨著諧振開關電源的發展,諧振變換的思想也被用在逆變電源系統中,即構成了諧振型高效逆變電源。該逆變電源是在DC/DC變換中采用了零電壓或零電流開關技術,因而開關損耗基本上可以消除,即使當開關頻率超過1MHz以上后,電源的效率也不會明顯降低。實驗證明:在工作頻率相同的情況下,諧振型變換的損耗可比非諧振型變換降低30%~40%。目前,諧振型電源的工作頻率可達500kHz到1MHz。

另外值得注意的是,光伏系統用中小功率逆變電源的研究正朝著??榛較蚍⒄?,即采用不同的??樽楹?,就可構成不同的電壓、波形變換系統。

毫無疑問,光伏系統用中小功率逆變電源會采用高頻變換電路結構。在一些技術細節上,也會有別于其它場合使用的逆變電源,如除了追求高可靠、高效率外,還應針對光伏行業的特點,將控制、逆變有效地合二為一,即光伏逆變電源在設計上應具有過壓、欠壓、短路、過熱、極性接反等?;すδ?。這樣做不但降低了系統的造價,而且提高了系統的可靠性。

結語

隨著光伏系統的不斷規范,高頻變換中小功率逆變電源將會得到市場的逐步認可,它的使用將會促進光伏行業的良性發展。