淺析新時(shí)代下逆變電源技術(shù)研究

劉佳偉

【摘 ?要】 ? ?2013年至今，全國重點(diǎn)電力建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)展順利，應(yīng)國家國情國力的日益強(qiáng)盛，全國電源新增生產(chǎn)能力（正式投產(chǎn)）343萬千瓦，比上年同期增加658萬千瓦。電子電力雖為二級學(xué)科，但新時(shí)代下，各個(gè)二級學(xué)科側(cè)重點(diǎn)還是很不一樣的，而電力電子技術(shù)廣義上來講就是如何更高效的使用電力半導(dǎo)體器件進(jìn)行電力變換。這些半導(dǎo)體器件容量都比較大，一般變換的都是幾萬到幾十萬的電壓，其器件包括晶閘管等。筆者就近幾年關(guān)于電子電力——逆變電源技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，對新時(shí)代下逆變電源技術(shù)進(jìn)行了研究分析。

【關(guān)鍵詞】逆變電源;逆變器;技術(shù)分析;趨勢

1.關(guān)于逆變與整流

逆變是通過IC產(chǎn)生控制信號控制功率管產(chǎn)生低壓高頻交流再由高頻變壓器來進(jìn)行逆變;整流是普通的交直整流方式唯一不同的就是這里整流的對象是高頻的交流所以普通的二極管是不行的要快速恢復(fù)二極管來整流。

由于三極管的參數(shù)會有微小的差異，有一只管子1會導(dǎo)通大些形成線圈回路的電流，通過變壓器感應(yīng)到基極線圈正反饋使的管1更加導(dǎo)通，管更加截止，線圈電流不斷上升到最大值，不再上升。由于線圈儲存了磁通，就會產(chǎn)生反向的感應(yīng)電勢使管導(dǎo)通正反饋?zhàn)饔檬构?截止。如此不停的反復(fù)就在次級線圈產(chǎn)生了交流電。改變次級圈數(shù)就能改變電壓，直到改變到需要的電壓。

生活中可能相對常見好理解的一類電力變換就是直流輸電工程（HVDC），直流輸電的基本流程很簡單，就是交流電動(dòng)機(jī)發(fā)電后經(jīng)過變壓器升壓，而后通過換流器將交流轉(zhuǎn)換為直流（整流），經(jīng)過直流輸電線路，到達(dá)用電側(cè)后，再經(jīng)過一次換流器將直流轉(zhuǎn)換為交流（逆變）最后再通過變壓器，將交流送到千家萬戶。

2.逆變電源技術(shù)下的核心產(chǎn)物——逆變器

研究期間，筆者曾做過一些實(shí)驗(yàn);關(guān)于電路電源簡單來說，就是在強(qiáng)電還沒切除的情況下，不小心關(guān)了弱電，開關(guān)管處母線電壓直通了。集成功率模塊的話應(yīng)該有更多的保護(hù)電路，相對安全一些，但是功率上限沒有分立的功率大大。

以古瑞瓦特的太陽能光伏逆變器為例，隨著時(shí)代的發(fā)展與國家的強(qiáng)盛，逆變電源技術(shù)正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發(fā)展。奧太光伏逆變器將隨著技術(shù)發(fā)展向著更加可靠、高效、智能等趨勢發(fā)展，外觀設(shè)計(jì)向著體積小重量輕，視覺效果好，簡單操作方便用戶的方向發(fā)展。

從價(jià)格上來看，當(dāng)代很多變壓器是用銅線繞制。銅的價(jià)格一直較高，故導(dǎo)致變壓器價(jià)格并不便宜，生產(chǎn)的成本就增加，逆變變壓器的價(jià)格也就相應(yīng)的增加，高頻逆變器因?yàn)闆]有變壓器，價(jià)格自然就比逆變變壓器低。

綜上所述，逆變電源技術(shù)的核心產(chǎn)物——逆變變壓器的優(yōu)點(diǎn)是功率大、穩(wěn)定性高，而缺點(diǎn)是效率低價(jià)格高。

3.逆變器工作原理

簡單來講，逆變器分別由①振蕩器;②功率推（驅(qū)）動(dòng);③變壓器，三者組成。

其工作原理如下：

（1）振蕩器-它的工作電源為直流電，它能自動(dòng)產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩（像機(jī)械鐘表的鐘擺），例產(chǎn)生頻率為50赫芝的交變信號。

（2）功率推（驅(qū)）動(dòng)-振蕩器只產(chǎn)生了個(gè)交流電的"樣板"，能量很小，它通過功率推（驅(qū)），即把直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)?功率"交變電流。

（3）變壓器-把"功率"交變電流通過它，升壓成所需的電壓，同時(shí)利用變壓器的"通交隔直"的特性，濾去"功率"交變電流中的直流成分，使其成為純凈的交流電。

這里只是敘述了逆變器的最簡原理，實(shí)際構(gòu)成要復(fù)雜得多，為了穩(wěn)定頻率、改善波形、電磁兼容（EMC）還有許多輔助電路，這里略過。逆變器在通信領(lǐng)域的主要應(yīng)用在于：為直流電源提供交流輔助電源。

通訊采用兩種模式，逆變器與采集器之間采用電力線載波信號進(jìn)行通信，采集器與PC或其他設(shè)備進(jìn)行通訊采用RS 3串行端口/WIFI無線方式進(jìn)行通信。智能化監(jiān)控系統(tǒng)，通過降低轉(zhuǎn)換器溫度和移除風(fēng)扇，可將系統(tǒng)可靠性從5年提升到10年。采用軟開關(guān)技術(shù)來取代硬開關(guān)技術(shù)可提高效率并減少散熱量。從家庭手工業(yè)到批量生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)（硬件和軟件）可提高可靠性并降低成本。采用特殊電容（由于高失效率）。設(shè)計(jì)需要較高的電壓以減小電流，采用了特殊的電解電容。因電池售價(jià)很高，同時(shí)壽命較短需要維護(hù)，故嘗試將轉(zhuǎn)換器連入電網(wǎng)可消除許多應(yīng)用中對電池的需求。

微型逆變器工作所需的功率日趨變?。▋H幾百瓦特），這可降低內(nèi)部溫度并提高可靠性。微型逆變器太陽能系統(tǒng)需要許多逆變器來處理特定功率水平，以此提高產(chǎn)量，從而降低成本。要注意的是，監(jiān)控軟件可以多線程同時(shí)監(jiān)控6個(gè)電力線采集器，可以同時(shí)監(jiān)控600臺逆變器。每個(gè)電力線采集器監(jiān)控100臺逆變器監(jiān)控系統(tǒng)分6個(gè)線程同時(shí)收集6個(gè)電力線采集器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)光伏微型逆變系統(tǒng)組成微逆變系統(tǒng)框圖系統(tǒng)描述并網(wǎng)微逆變系統(tǒng)組成由以上可見，微逆變新系統(tǒng)更是去繁從簡，無需維護(hù)費(fèi)用。監(jiān)控系統(tǒng)凱登電力監(jiān)控系統(tǒng)KDM是東莞市凱登能源科技有限公司自主研發(fā)擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的專用智能監(jiān)控系統(tǒng)，共600臺WVC系列逆變器）數(shù)據(jù)采集器 WVC監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，PC端采用WI-FI無線方式/RS 3串行對數(shù)據(jù)。進(jìn)行采集，可實(shí)時(shí)控制逆變器的開關(guān)機(jī)，調(diào)整功率等功能。實(shí)時(shí)監(jiān)控采集發(fā)電數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)采集器采用電力線載波信號采集微逆變器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后傳輸?shù)絇C/手機(jī)等其他設(shè)備，是逆變器及PC間的通訊橋梁。①AC交流電電源輸入，電力線載波信號輸入;②RS 3串行數(shù)據(jù)口;③數(shù)據(jù)發(fā)送LED指示燈（藍(lán)色）;④數(shù)據(jù)接收LED指示燈（藍(lán)色）;⑤電源指示燈電力線信號濾波器 WVC電力線信號濾波器可有效地過濾區(qū)域之間的雜亂信號，主要過濾電力線信號相互干擾的目的。

產(chǎn)品主要分為基本型和通訊型，基本型的濾波器只有電力線濾波功能，通訊型可以計(jì)算通過濾波器的功率，以WIFI無線的方式傳送到PC端進(jìn)行監(jiān)控管理，在KD的監(jiān)控軟件3.0以上版本具備此功能。①交流電N極輸出;②交流電N極輸入;③交流電L極輸入;④輸出接地;⑤交流電L極輸出;⑥固定羅線孔位;⑦輸入接地。

4.結(jié)語

一個(gè)逆變器加上一組蓄電池就構(gòu)成了逆變電源。

新時(shí)代下，逆變器電源技術(shù)正在飛速發(fā)展。當(dāng)下必不可少的生活用常見逆變器多利用三極管振蕩電路把直流電變?yōu)榻涣麟姷脑?，把蓄電?伏、48伏等直流電變成交流電再通過變壓器升壓到0伏或者380伏，提供給電子設(shè)備或者重要場所照明燈，作為后備電源需要，一旦市電系統(tǒng)停電，可以自動(dòng)投入使用。相信在新時(shí)代發(fā)展中，結(jié)合高科技智能UPS系統(tǒng)將更加靈活變通;同時(shí)逆變電源技術(shù)領(lǐng)域研究也將更加豐富多樣。列舉幾個(gè)現(xiàn)今電力電子相對熱門的研究方向：配電網(wǎng)分布式發(fā)電與新能源接入技術(shù)、新能源中的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、電力電子在電動(dòng)汽車方面的技術(shù)。

對于研究本身來講，各單位對電力電子這個(gè)專業(yè)需求不小，比如ABB、小米、南瑞繼保甚至華為，就未來趨勢走向而言，逆變電源技術(shù)的發(fā)展在新時(shí)代的帶動(dòng)下將如5G時(shí)代一般，開啟新一代變革達(dá)到質(zhì)的飛躍。