逆變電源的發展與技術革新

劉海滄++黃亮++李慶凱

【摘 要】本文主要以電力電子器件的發展為角度，闡明逆變電源的發展歷程，同時講解逆變電源在光伏發電、風力發電等領域是如何被廣泛利用的。最后，再根據與PWM軟開發技術、多電平技術的融合，來具體的闡明換一下逆變電源的是怎樣一步一步實現技術變革的。

【關鍵詞】逆變電源 應用 技術革新

在現在的生產企業中，電源系統具有非常重要的作用，此系統質量的優劣，能夠決定企業的生產效益，因此一定要引起相關工作者的重視。而在所有電源系統的性能方面，要數逆變電源最高，它誕生于上世紀的六十年代末，在問世以后，就占據了大部分的市場資源。與其他電源系統相比，逆變電源不但具有很強的穩定性，同時在質量方面也具有極強的優勢，因此得到了很多企業的青睞，那么下面我們以逆變電源的發展歷程為角度，來具體的討論一下是如何對它進行技術革新的。

1 逆變電源的發展

電力電子器件的發展，推動了逆變電源的技術革新腳步。具體說來，一共分為三個階段：

首代逆變電源的逆變器開關器件，選用的是晶閘管，因此又被叫做可控硅逆變電源，這種類型逆變電器的誕生，很好的代替了旋轉型變流機組的地位，并在企業的生產過程中體現出了非常顯著的作用。不過因為這代逆變電源并不具備自關斷的功能，所以就只能通過加大換流電路來關斷可控硅逆變電源。另外，換流電路的結構比較繁瑣，而且體積也很大，還會發出很強的噪音，因此這些弊端，很大程度的影響了逆變電源的發展。

第二代逆變電源的逆變開關電器，考慮到上一代的弊端問題，因此選用了自關斷器件。而進入到上世紀七十年代末以后，自關斷器件得到大量的生產，這也因此大幅度的提升了逆變電源的質量，這也同時讓其動態特性也得到了明顯的加強。其中主要的產品有可關斷晶閘管、電力晶體管等等。

第三代逆變電源則是在質量上取得了巨大的突破，其主要的原因在于利用了實時反饋控制技術。此項技術主要是根據第二代逆變電源中所存在的不足，所進行的具有針對性的改良，主要是讓逆變電源增強了對非線性負載的適應能力。第三代逆變電源目前的發展勢頭良好，不過并不是特別的完善，仍需要進一步的發展。

2 應用

2.1 光伏發電

由于能源危機已經成為了一個無法回避的重要的問題，因此當今社會更加重視可持續發展戰略。尤其是油氣資源的進一步減少，和轉變期過程當中對環境造成的破壞，讓很多的國家意識到開發新能源的重要意義，而若想實現這個目標，關鍵在于如何對太陽能進行利用，并制定出實之有效的戰略方案，而在此期間，光伏發電受到了很多的關注。太陽能是用不盡的，利用電池列陣，可以把太陽能轉換成直流電，然后再利用逆變系統，轉換成交流電，這樣的話，就能夠并入電網，從而讓用戶使用到電。而這就是光伏發電。

2.2 風力發電

風能對環境不會造成污染，而且還是再生資源，因此得到了很多國家的關注。而通常所說的風力發電，就是將風能轉化為機械能，然后再將機械能轉變為電能。而在運用期間，由于風力、風速 的關系，讓交流電變的不是很穩定，因此很難并入電網，而這給風力發電的發展造成了十分不利的影響。不過若是采用逆變技術的話，那么就會得到極好的改善：首先要利用整流，讓交流變的穩定一些，這樣就會形成直流電；之后經過逆變，直流電就會變成交流電，并且還會具有穩定性，如此一來，就可以并入電網，并最終讓用戶得以使用到。

3 技術革新

3.1 PWM軟開關技術

此項技術，主要是通過采取輸出電壓的脈寬的方式，把直流電壓轉變為幅值相等的交流脈沖電壓，這樣的話就可以很好的對交流脈沖電壓進行控制。想要讓PWM軟開關技術完成控制任務的方法有很多種，比如用電壓或者電流來對PWM進行控制等等。同時，該項技術還能夠加強開關器件的工作效率，尤其是能夠達到20kHz的開關頻率，在效果上會體現的更加明顯。

此項技術的基本想法是：在傳統的PWM變換器上安裝一個諧振網絡，并且這個諧振網絡必須要由功率開關構成。當開關進行轉變的時候，諧振網絡就開始工作，因為諧振過程并不會消耗太長的時間，所以不會讓PWM技術受到影響。但有一點需要明確的是，因為諧振網絡的關系，勢必會對諧振造成一定的消耗，同時讓電路也會受到干擾，這樣就會使得PWM軟開發技術在應用方面具有一定的局限性。不過由于PWM軟開發技術是目前完成電力電子高頻化的最有效方式，因此該項技術一定會很好的加強逆變器的性能。

3.2 多電平技術

盡管PWM技術非常的重要，但是對諧振具有很大的消耗，這是該項技術的一個非常明顯的弊端。在這種情況下，相關研究人員變研發出了多點平逆變技術，而且已經慢慢的變成了電力領域發展的主流。而此項技術的主要目標在于，讓電路的拓撲結構得以改變，從而確保逆變開關能夠在低頻的環境下工作，這樣的話，就可以很好的降低開關應力，并最終得以讓逆變器的輸出效果得到明顯的提升。

3.3 并聯技術

若想加強電源系統的穩定性，就一定要采用并聯技術。而此項技術在得到推廣以后，就取得了迅速的發展。它在改變系統工作效率方面取得了非常顯著的效果。根據電網能量轉換的特性來看，主要的拓撲結構包括獨立以及交互式并聯系統、獨立直流電源和共同直流電源并聯系統及電壓源。此外，若想保證每個逆變器的電壓幅值能夠保持在正常的范圍以內，并讓頻率之間維持同步，那么最好采取集中、分散、主從以及無互連線分散的電流控制方式。

4 結語

由于科技的進步，讓電源技術得到了很大程度的發展，種類也逐漸的增多了起來，因此這也讓逆變電源得到了極為廣泛的運用。而逆變電源一共經歷了三個階段的發展歷史，取得了非常顯著的效果，目前，已經進入到了技術革新的階段，并且在PWM軟開關技術、多電平技術以及并聯技術等方面的發展上都取得了很好的效果。因此，在今后的工作中，相關工作者更是要積極努力，開創嶄新的技術革新工作，從而讓我國的逆變電源的發展水平邁向一個新的高度。

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