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逆变器国内外研究现状与发展如何

  逆变器,是指整流器的逆向变换器,其作用是通过半导体功率开关器件的开通和关断作用,把直流电能变换成交流电能的一种电力电子变换器。逆变器的应用将越来越重要。21世纪是能源开发、资源利用与环境保护互相协调发展的世纪,能源的优化利用与清洁能源的开发,是能源资源与环境可持续发展战略的重要组成部分。

     具有世界三大能源之称的石油、天然气和煤等化石燃料将逐渐被耗尽,氢能源与再生能源将逐渐取代化石燃料而成为人类使用的主体能源,这种能源的变迁将迫使发 电方式产生一次大变革,使用氢能源与再生能源的高效低污染燃料电池发电方式,将成为主体发电方式。因此,逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的 地位。
 
     SPWM(Sinusoida—PWM)正弦脉宽调制法是调制波为正弦波,载波为三角波或锯齿波的一种脉宽调制法,它是1964年由A.Schonung和H.Stemmler把通讯系统的调制技术应用到逆变器而产生的,由于当时开关器件的速度慢而未得到及时推广,直到后来由Bristol大学的S.R.Bowers等于1975年才把SPWM技术正式应用到逆变技术中,使逆变器的 性能大大提高,并得到了广泛的应用和发展,也使正弦波逆变技术达到了一个新的高度。这项技术的特点是原理简单,通用性强,控制和调节性能好,具有消除谐 波、调节和稳定输出电压的多种作用,是一种比较好的波形改善法。此后,各种不同的PWM技术相继出现,如注入三次谐波的PWM、空间矢量调制,电流滞环 PWM等,成为高速开关器件逆变器的主导控制方式。至此,正弦波逆变技术的发展已经基本完善。
 
     在正弦波逆变电源控制方法中,目前国内外研究得比较多的主要有PID控制、无差拍控制、双环反馈控制、重复控制、滑模变结构控制、模糊控制以及神经网络控 制等。PID控制是一种传统控制方法,由于其算法简单成熟,设计过程中不过分依赖系统参数,鲁棒性好和可靠性高,在模拟控制的正弦波逆变电源系统中得到了 广泛的应用。随着微处理器技术的发展,具有较快的动、静态响应特性数字PID算法也获得了应用。
    
逆变电源的技术追求和发展趋势可以概括以下几个方面
(1)高频化。逆变电源的体积、重量主要是由储能元件决定,因此逆变电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件 的体积。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20KHz,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~10%,其主要材料可以节约90%甚至更高,还可 以节电30%以上。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,逆变电源的体积、重量也将会越来越小。在一定范围内,开关频率的提高,不仅能有效地减小电 容、电感及变压器的尺寸,而且还能够抑制干扰,改善系统的动态性能。因此,高频化是逆变电源的主要发展方向。
(2)低噪声。逆变器的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化,噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术,在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以,尽可能地降低噪声影响是逆变电源的又一发展方向。
(3)模块化。模块化有两方面的含义,包括功率器件的模块化和电源单元的模块化。常见的器件模块,含有一单元、两单 元甚至六单元直至七单元。随着电源技术的发展,开关器件的驱动保护电路也集成到功率模块中去,构成了智能化功率模块,不但缩小了整机的体积,而且也方便了 整机的设计制造。
(4)数字化。现在数字式信号,数字电路越来越重要,数字信号处理技术也日趋完善,显示出越来越多的优点,如便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、提高系统抗干扰能力等,同时也为电源的并联技术发展提供了方便。
(5)高可靠性。可靠性是所有电力电子装置的生命线。我们知道,在一个系统中,元件数量越少,可靠性越高。所以,在设计电源时,尽可能使用较少的元件,提高系统的集成度。这样就解决了电路复杂、可靠性差的问题,同时也简化了电路,使系统的可靠性得到了提高。
(6)绿色化。随着各种政策法规的出台,对无污染电源的呼声越来越高。为了使电源系统绿色化,电源应加装高效滤波器,还应在电网输入端采用功率 因数校正技术和软开关技术。节电也是绿色电源一个很重要的因素,因为发电是造成环境污染的重要原因,而节电就意味着发电容量的节约。


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点击次数:1277  发布日期:2015-04-14  【打印此页】  【关闭


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