淺析新時代下逆變電源技術研究

劉佳偉

【摘 ?要】 ? ?2013年至今，全國重點電力建設項目進展順利，應國家國情國力的日益強盛，全國電源新增生產能力（正式投產）343萬千瓦，比上年同期增加658萬千瓦。電子電力雖為二級學科，但新時代下，各個二級學科側重點還是很不一樣的，而電力電子技術廣義上來講就是如何更高效的使用電力半導體器件進行電力變換。這些半導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。筆者就近幾年關于電子電力——逆變電源技術的實驗研究，對新時代下逆變電源技術進行了研究分析。

【關鍵詞】逆變電源;逆變器;技術分析;趨勢

1.關于逆變與整流

逆變是通過IC產生控制信號控制功率管產生低壓高頻交流再由高頻變壓器來進行逆變;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二極管來整流。

由于三極管的參數會有微小的差異，有一只管子1會導通大些形成線圈回路的電流，通過變壓器感應到基極線圈正反饋使的管1更加導通，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，就會產生反向的感應電勢使管導通正反饋作用使管1截止。如此不停的反復就在次級線圈產生了交流電。改變次級圈數就能改變電壓，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，就是交流電動機發電后經過變壓器升壓，而后通過換流器將交流轉換為直流（整流），經過直流輸電線路，到達用電側后，再經過一次換流器將直流轉換為交流（逆變）最后再通過變壓器，將交流送到千家萬戶。

2.逆變電源技術下的核心產物——逆變器

研究期間，筆者曾做過一些實驗;關于電路電源簡單來說，就是在強電還沒切除的情況下，不小心關了弱電，開關管處母線電壓直通了。集成功率模塊的話應該有更多的保護電路，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，隨著時代的發展與國家的強盛，逆變電源技術正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發展。奧太光伏逆變器將隨著技術發展向著更加可靠、高效、智能等趨勢發展，外觀設計向著體積小重量輕，視覺效果好，簡單操作方便用戶的方向發展。

從價格上來看，當代很多變壓器是用銅線繞制。銅的價格一直較高，故導致變壓器價格并不便宜，生產的成本就增加，逆變變壓器的價格也就相應的增加，高頻逆變器因為沒有變壓器，價格自然就比逆變變壓器低。

綜上所述，逆變電源技術的核心產物——逆變變壓器的優點是功率大、穩定性高，而缺點是效率低價格高。

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）動;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，它能自動產生穩定的振蕩（像機械鐘表的鐘擺），例產生頻率為50赫芝的交變信號。

（2）功率推（驅）動-振蕩器只產生了個交流電的"樣板"，能量很小，它通過功率推（驅），即把直流電源的能量轉變為"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，實際構成要復雜得多，為了穩定頻率、改善波形、電磁兼容（EMC）還有許多輔助電路，這里略過。逆變器在通信領域的主要應用在于：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行通信，采集器與PC或其他設備進行通訊采用RS 3串行端口/WIFI無線方式進行通信。智能化監控系統，通過降低轉換器溫度和移除風扇，可將系統可靠性從5年提升到10年。采用軟開關技術來取代硬開關技術可提高效率并減少散熱量。從家庭手工業到批量生產，標準化設計（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）。設計需要較高的電壓以減小電流，采用了特殊的電解電容。因電池售價很高，同時壽命較短需要維護，故嘗試將轉換器連入電網可消除許多應用中對電池的需求。

微型逆變器工作所需的功率日趨變小（僅幾百瓦特），這可降低內部溫度并提高可靠性。微型逆變器太陽能系統需要許多逆變器來處理特定功率水平，以此提高產量，從而降低成本。要注意的是，監控軟件可以多線程同時監控6個電力線采集器，可以同時監控600臺逆變器。每個電力線采集器監控100臺逆變器監控系統分6個線程同時收集6個電力線采集器的實時數據光伏微型逆變系統組成微逆變系統框圖系統描述并網微逆變系統組成由以上可見，微逆變新系統更是去繁從簡，無需維護費用。監控系統凱登電力監控系統KDM是東莞市凱登能源科技有限公司自主研發擁有完全知識產權的專用智能監控系統，共600臺WVC系列逆變器）數據采集器 WVC監控系統采用分布式結構，PC端采用WI-FI無線方式/RS 3串行對數據。進行采集，可實時控制逆變器的開關機，調整功率等功能。實時監控采集發電數據管理，數據采集器采用電力線載波信號采集微逆變器的實時數據，然后傳輸到PC/手機等其他設備，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串行數據口;③數據發送LED指示燈（藍色）;④數據接收LED指示燈（藍色）;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，通訊型可以計算通過濾波器的功率，以WIFI無線的方式傳送到PC端進行監控管理，在KD的監控軟件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.結語

一個逆變器加上一組蓄電池就構成了逆變電源。

新時代下，逆變器電源技術正在飛速發展。當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為交流電的原理，把蓄電池4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，提供給電子設備或者重要場所照明燈，作為后備電源需要，一旦市電系統停電，可以自動投入使用。相信在新時代發展中，結合高科技智能UPS系統將更加靈活變通;同時逆變電源技術領域研究也將更加豐富多樣。列舉幾個現今電力電子相對熱門的研究方向：配電網分布式發電與新能源接入技術、新能源中的風力發電并網技術、柔性直流輸電技術、電力電子在電動汽車方面的技術。

對于研究本身來講，各單位對電力電子這個專業需求不小，比如ABB、小米、南瑞繼保甚至華為，就未來趨勢走向而言，逆變電源技術的發展在新時代的帶動下將如5G時代一般，開啟新一代變革達到質的飛躍。