光伏逆變電源的現(xiàn)狀及發(fā)展分析

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(chǎn)生50Hz方波信號(hào)，然后利用該信號(hào)去推動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管，利用工頻升壓變壓器產(chǎn)生220V交流電。這種逆變電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但由于電路結(jié)構(gòu)本身的缺陷，不適合于帶感性負(fù)載，如電冰箱、電風(fēng)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(jià)格高。目前主要用在大型太陽(yáng)能光伏電站。

　　20世紀(jì)70年代初期，20kHzPWM型開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用在世界上引起了所謂“20kHz電源技術(shù)革命”。這種變換思想當(dāng)時(shí)即被用在逆變電源系統(tǒng)中，但由于當(dāng)時(shí)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(tài)。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(zhì)量的提高，高頻變換逆變電源才走向市場(chǎng)。

　　高頻變換逆變電源是通過(guò)高頻DC/DC變換技術(shù)，先將低壓直流變?yōu)楦哳l低壓交流，經(jīng)過(guò)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(shù)，因而在此可得到一穩(wěn)定的直流電壓，利用該電壓可直接驅(qū)動(dòng)交流節(jié)能燈、白熾燈、彩電等負(fù)載。若對(duì)該高壓直流進(jìn)行類(lèi)正弦變換或正弦變換，即可得到 220V、50Hz類(lèi)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(xiàn)多為20kHz～200kHz)，因而體積小、重量輕，再由于采用了二次調(diào)寬及二次穩(wěn)壓技術(shù)，因而輸出電壓非常穩(wěn)定，負(fù)載能力強(qiáng)，性能價(jià)格比高，是目前可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中首選產(chǎn)品。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的中小交流光伏系統(tǒng)中得到普遍的使用，但在國(guó)內(nèi)，由于技術(shù)方面的原因及市場(chǎng)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(chǎng)，使得交流光伏系統(tǒng)的綜合成本升高，將會(huì)阻礙交流光伏系統(tǒng)的推廣，這對(duì)行業(yè)的發(fā)展是很不利的。

　　國(guó)內(nèi)高頻變換中小功率逆變電源存在問(wèn)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(wèn)題主要是可靠性不高。我們多年的研究，生產(chǎn)及使用說(shuō)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?？煞譃閮深?lèi)：導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。要減小這些損耗，就必須對(duì)功率開(kāi)關(guān)管實(shí)施零電壓或零電流轉(zhuǎn)換，即采用諧振型變換結(jié)構(gòu)。

　　光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源的發(fā)展展望

　　隨著諧振開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展，諧振變換的思想也被用在逆變電源系統(tǒng)中，即構(gòu)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(kāi)關(guān)技術(shù)，因而開(kāi)關(guān)損耗基本上可以消除，即使當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率超過(guò)1MHz以上后，電源的效率也不會(huì)明顯降低。實(shí)驗(yàn)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(dá)500kHz到1MHz。

　另外值得注意的是，光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源的研究正朝著模塊化方向發(fā)展，即采用不同的模塊組合，就可構(gòu)成不同的電壓、波形變換系統(tǒng)。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，光伏系統(tǒng)用中小功率逆變電源會(huì)采用高頻變換電路結(jié)構(gòu)。在一些技術(shù)細(xì)節(jié)上，也會(huì)有別于其它場(chǎng)合使用的逆變電源，如除了追求高可靠、高效率外，還應(yīng)針對(duì)光伏行業(yè)的特點(diǎn)，將控制、逆變有效地合二為一，即光伏逆變電源在設(shè)計(jì)上應(yīng)具有過(guò)壓、欠壓、短路、過(guò)熱、極性接反等保護(hù)功能。這樣做不但降低了系統(tǒng)的造價(jià)，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　結(jié)語(yǔ)

　　隨著光伏系統(tǒng)的不斷規(guī)范，高頻變換中小功率逆變電源將會(huì)得到市場(chǎng)的逐步認(rèn)可，它的使用將會(huì)促進(jìn)光伏行業(yè)的良性發(fā)展。