直流逆变交流.doc

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1、直流-交流逆变器逆变器是电力电子技术的一个重要应用方面。众所周知整流器的功能是将50Hz的交流电整流成为直流电。而逆变器与整流器恰好相反它的功能是将直流电转换为交流电。这种对应于整流的逆向过程被称之为“逆变”。太阳电池在阳光照射下产生直流电然而以直流电形式供电的系统有很大的局限性。例如荧光灯、电视机、电冰箱、电风扇等均不能直接用直流电源供电绝大多数动力机械也是如此。此外当供电系统需要升高电压或降低电压时交流系统只需加一个变压器即可而在直流系统中升降压技术与装置则要复杂得多。因此除特殊用户外在光伏发电系统中

2、都需要配备逆变器。逆变器还具备有自动调压或手动调压功能可改善光伏发电系统的供电质量。另外光伏发电最终将实现并网运行这就必须采用交流系统。综上所述逆变器已成为光伏发电系统中不可缺少的重要配套设备。8.1可再生能源供电系统对逆变器的技术要求采用交流电力输出的可再生能源供电系统由可再生能源供电发电设备、充放电控制器、蓄电池和逆变器四部分组成并网发电系统一般可省去蓄电池可再生能源供电系统对逆变器的技术要求如下1)要求具有较高的逆变效率。由于目前可再生能源发电的成本还较高为了最大限度地利用可再生能源提高系统效率必

3、须设法提高逆变器的效率。2)要求具有较高的可靠性。目前光可再生能源供电系统主要用于边远地区许多电站无人值守和维护这就要求逆变器具有合理的电路结构严格的元器件筛选并要求逆变器具备各种保护功能如输入直流极性接反保护交流输出短路保护过热、过载保护等。3)要求直流输入电压有较宽的适应范围。由于可再生能源供电现有设备的输入电压变化范围较大蓄电池虽然对太阳电池的电压具有钳位作用但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大如12V蓄电池其端电压可在10V–16V之间变

4、化这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作并保证交流输出电压的稳定。4)在中、大容量的可再生能源供电系统中逆变器的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中若采用方波供电则输出将含有较多的谐波分量高次谐波将产生附加损耗许多可再生能源供电系统的负载为通信或仪表设备这些设备对供电品质有较高的要求。8.2逆变器的分类和电路结构有关逆变器分类的原则很多例如根据逆变器输出交流电压的相数可分为单相逆变器和三相逆变器根据逆变器使用的半导体器件类型不同又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可

5、关断晶闸管逆变器等根据逆变器线路原理的不同还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调治型逆变器等等。为了便于光伏电站选用逆变器这里仅以逆变器输出交流电压波形的不同进行分类并对不同输出波形逆变器的特点做一简要说明。1方波逆变器方波逆变器输出的交流电压波形为方波如图2.5-25a所示。此类逆变器所使用的逆变线路也不完全相同但共同的特点是线路比较简单使用的功率开关管数量很少。设计功率一般在几十瓦至几百瓦之间。方波逆变器的优点是价格便宜维修简单。缺点是由于方波电压中含有大量高次谐波在以变压器为负载

6、的用电器中将产生附加损耗对收音机和某些通信设备也有干扰。此外这类逆变器中有的调压范围不够宽有的保护功能不够完善噪声也比较大。2阶梯波逆变器此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波如图2.5-25b所示。逆变器实现阶梯波输出也有多种不同的线路输出波形的阶梯数目也不一样。阶梯波逆变器的优点是输出波形比方波有明显的改善高次谐波含量减少当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时整机效率很高。缺点是阶梯波叠加线路使用的功率开关管较多其中有些线路形式还要求有多组直流电源输入。这给太阳电池

7、方阵的分组与接线和蓄电池组的均衡充电均带来麻烦。此外。阶梯波电压对收音机和某些通信设备仍有一些高频干扰。3正弦波逆变器这类逆变器输出的交流电压波形为正弦波如图2.5-25b所示。正弦波逆变器的优点是输出波形好失真度低对通信设备无干扰噪声也很低。此外保护功能齐全对电感性和电容型性负载适应性强。缺点是线路相对复杂对维修技术要求高价格较贵。早期的正弦波逆变器多采用分立电子元件或小规模集成电路组成模拟式波形产生电路直接用模拟50Hz正弦波切割几kHz――几十kHz的三角波产生一个SPWM正弦脉宽调制的高频脉

8、冲波形经功率转换电路、升压变压器和LC正弦化滤波器得到220V/50Hz单相正弦交流电压输出。但是这种模拟式正弦波逆变器电路结构复杂、电子元件数量多、整机工作可靠性低。随着大规模集成微电子技术的发展专用SPWM波形产生芯片如HEF4752、SA838等和智能CPU芯片