成都逆变器铁外壳设计_成都逆变器铁外壳设计招聘

发布时间：2023-03-19 作者：定制工业设计网 0

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文章目录列表:

1、纯电驱动汽车怎么样
2、逆变变压器原理及应用
3、求教大家各位师傅和高人逆变器高频变压器的设计问题
4、谁知道做人工受精手术要多少钱

一、纯电驱动汽车怎么样

序

运输行业的全球电气化要求开发高效且经济的电气化电力系统解决方案。800 V在牵引系统中的应用实现了快速充电的优势，可以减少导线的截面积以减轻重量和降低成本。

由于电池仍然是电驱动系统中最重要的成本组成部分，因此以最高效的方式使用电池提供的能量非常重要，电能向机械能的转换效率，即电驱动系统的效率也极其重要。为了提高效率，必须降低功率损耗:①逆变器的功率损耗必须保持在较低水平，②同时必须降低电机的谐波损耗。碳化硅(SiC)技术的应用为800 V系统实现这两个目标提供了可能。

众所周知，SiC功率器件比Si效率更高，因为轻载导通损耗和开关损耗都很低。SiC技术可以实现高开关频率，从而通过减少谐波损耗来提高电机的效率。结合SiC材料的特性、效率优化的模块设计和改进的控制技术，形成了由逆变器和电机组成的高效牵引系统。对于优化后的系统，在WLTP循环中驱动系统的效率可提高48%。

1.提高了电驱动系统的效率。

纯电动汽车(BEV)的成功取决于两个主要方面。购车成本和客户可用性。BEV的电池寿命仍然是客户可用性的最重要的特征之一。

电池寿命定义了每次电池充电的最大行驶距离和长距离行驶的充电时间。这两个标准都受到牵引系统电压水平的影响。800 V的高系统电压，而不是一般的400 V电压，可以让电池快速充电(高功率充电，超快速充电)，电缆截面不变。

目前，IGBT被用作逆变器中的开关元件，这在800 V电压下表现出效率上的劣势，因为IGBT的开关损耗太大。要高效使用高压，需要高效开关技术，请参考图1。

SiC-MOSFET的应用可以满足高电压平台下高开关频率和高压摆率(dv/dt)的高效率优势。高开关频率降低了电机的谐波损耗。因此，碳化硅是高系统电压的关键技术。

WLTP系统级(800 V Si系统与800 V SiC系统相比)的效率可以提高4%到8%，如果可以找到电机和逆变器向开关频率相反方向移动的两条损耗曲线之间的最佳平衡。效率描述了存储在电池中的能量与用于产生牵引力的能量的比率。

因此，高效率可以在电池容量不变的情况下实现长里程，或者在电池容量减少的情况下保持里程不变。因此，提高效率是优化BEV成本的最大措施。SiC技术的应用带来了系统成本的优势，因为它们可以节省更多的电池。

Vite sc o Technologies正在开发模块化逆变器概念，用于从400 V过渡到800 V。开发的技术平台基于高度集成的电气驱动系统EMR4(第四代)。EMR4电驱动桥是EMR3的进一步发展，目前国内已经量产。EMR3已经集成到欧洲和亚洲的许多原始设备制造商的车辆中。

EMR4的电子电气控制器(逆变器)基于第四代电子电气控制器平台(EPF4.0)。Vitesco Technologies可以利用其在逆变器技术开发方面的丰富和长期经验，实现具有低杂散电感和优化dv/dt的技术。EPF 4.0的扩展将实现用SiC MOSFET开发用于800 V牵引系统的高效电力电子控制器。

2.开关频率和电压压摆率(dv/dt)对系统电平的影响

在电机运行期间，逆变器将电池提供的DC电压转换为快速脉冲电压。脉冲电压会产生谐波交流电。交流电产生旋转电磁场，随后是转子。这样脉冲电信号逐渐接近均匀正弦波(40 kHz及以上)的最优值，高频损耗降低。电流频谱变得“干净”，从而减少了发热形式的谐波损耗。

图2显示了损耗开关频率之间的关系，其中:

电机总损耗–pl，em，总损耗

总逆变器损耗–pl、PE、总损耗

–在牵引系统的某个工作点。

电机损耗曲线为绿色，红色为电气和电子损耗。

特性曲线描述了各参数开关频率的理论相关性:随着开关频率的增加，电机的谐波损耗Ph，total逐渐减小，因此电机总损耗PL，EM，total逐渐收敛到纯正弦电流波形PL，total(水平虚线)产生的铁损值。所示图表是电机高分辨率有限元模拟的结果。由于仿真的仿真步长为5us，因此标记灰度频率区域中的频率相关功率损耗的准确度低于20kHz之前的准确度。

总逆变器损耗PL、PE、Total由传导损耗PL、cond和开关损耗PL、SW组成，开关损耗随开关频率线性增加。同时，半导体的传导损耗受开关频率的影响。因此，逆变器的总损耗预计会随着开关频率的增加而线性增加，与开关损耗的增加相同，如图2所示。

以上分析基于800 V系统，逆变器采用SiC MOSFET。特征在图2中，SiC技术在逆变器功率模块中的关键作用被示出，作为实现最高系统效率的关键因素。图2进一步显示，系统级的最佳开关频率必须定义为提高效率的影响因素(平衡点)。

与Si逆变器相比，SiC逆变器技术的全部潜力是基于开关频率和压摆率高10倍的可能性。图3显示了电压压摆率(dv/dt)对逆变器损耗的影响。

采用SiC MOSFET的高效800 V牵引系统的当前开发已经研究了如何在额外干扰的情况下利用SiC技术的潜力(参见第3章和第4章)。为了充分发挥SiC技术的潜力，必须考虑系统在高开关频率和高压摆率下的电磁兼容性(EMC)和噪声振动(NVH)。如图2所示，尤其是较低的开关频率对NVH有重要影响。EMC相反，更高的开关频率和压摆率会导致更多的干扰。

3.对逆变器的影响

当今最先进的400 V硅IGBT逆变器的开关频率为8至10 kHz。电压压摆率通常高达5kv/S..图4显示了单逆变器系统(Si/SiC)的差异以及相同输出功率下的损耗。累计总功率损耗分为开关损耗和传导损耗。

传统Si工艺和SiC工艺在800 V时的总功耗有显著差异，该图证实了800 V电压只能用于SiC半导体。

评价逆变器的决定性因素是驱动系统在WLTP循环下的效率。图5显示了WLTP中逆变器对系统效率的影响。条形图的黄色部分显示了800 V SiC相对于800 V Si解决方案的优势——尽管两种情况下仅采用10 kHz开关频率和5 kV/ s压摆率。配备有SiC半导体逆变器可以在高频率和转换速率(典型值:开关频率:10...40 kHz，dv/dt: 5...50千伏/美国)。图5左侧第二列显示了在800 V系统中使用硅逆变器时损耗的变化。

图1-5所示的SiC技术在不同方面的更高效率是基于材料基体中硅中嵌入的碳原子的高载流子迁移率。

由于低导通电阻，SiC半导体中的热损失非常低。这允许更高的开关频率、紧凑的封装空，并降低功率模块的冷却能力要求。所以SiC半导体需要比Si半导体更小的封装空，可以达到更高的功率密度。

3.1高导电性的优点

在当今的汽车牵引逆变器(400 V系统电压电平和开关频率高达10 kHz)中，低损耗硅IGBT与一个并联二极管相连(自由运行分别流回电池)。当反向电压(反电动势)在650…750之间时，IGBT需要复杂的控制，但由于其在额定电压下的高效率，它像一个“完美的开关”一样工作。Mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管:简单来说:压控电阻)更容易控制。在硅基半导体材料的基础上，Mosfet在开关期间具有比硅IGBT更高的电阻(r)(漏极/源极上的= R ds on)。

在400 V时，硅MOSFET的较高功耗不再适用，但在800 V时，它们被排除在选项之外(见图5)。硅MOSFET的反向耐压越高，其Rdson越高。在600v的电压水平以上，该特性对整体效率有很大影响。此外，还必须考虑更高电压下增加的冷却成本。

在4H衬底(具有极高载流子迁移率的四元矩阵)中使用SiC技术的Mosfet在开关过程中显示出比使用Si技术更高的效率。低Rdson的优势是SiC MOSFET半导体应用于800 V逆变器的主要原因。

宽带隙、低表面电阻上的高击穿电压和高压摆率下的高开关电压是SiC的材料优势。由于Rdson较低，开关损耗也较低，因此可以应用更高的开关频率，如图6所示。尤其在轻载下，低导通损耗对工作效率意义重大。

考虑到所有的约束，比如功率模块的连接接口，SiC技术可能会使功率模块的体积减小25…50%。SiC的热导率高于Si，这使得可以更好地传导热量损失。同时，SiC半导体可以在更高的温度下工作。所有这些都提供了逆变器设计所需的高功率密度条件。

综合分析表明，SiC可以提高逆变器的效率，降低开关损耗、封装体积、冷却能力、工作温度和功率模块的重量。

与400V Si逆变器相比，400V SiC逆变器可以设计得更紧凑。800V SiC逆变器需要更大的体积，因为爬电距离和电气间隙要求更高。

原则上，SiC技术的优势也可以与400V系统结合，但效率优势只能在逆变器中实现。额外的优势，如超高速充电，需要更高的电压。为了研究SiC的优势，对400V SiC逆变器样机进行了整车试验。目前，采用SiC技术的800V逆变器正处于测试阶段。

3.2 SiC压摆率(dv/dt)的优势

如图7所示，在SiC半导体中，可以通过增加转换速率dv/dt来降低开关损耗。与硅相比，这种技术具有更大的潜力，因为更高的换向频率和换向电路中可调的杂散电感降低了功率损耗。有必要优化栅源电路中的杂散电感。因为换流电路中极低杂散电感的实现成本比较高，所以在系统级定义平衡dv/dt是优化的一部分。

模拟特定dv/dt下的杂散电感。结合开关频率的增加，可以模拟WLTP周期的总功率损耗。在5 … 20kV/s的压摆率范围内，杂散电感处于较低水平，WLTP损耗明显。

3.3电磁兼容性

众所周知，高频开关过程会造成电磁干扰。为了将碳化硅Mosfet应用于牵引逆变器，需要研究高开关频率和压摆率与高屏蔽和滤波效果之间的权衡。图8显示了典型测量中开关倍频(10 kHz至20 kHz)对干扰频率和强度的影响。在20kHz时，干扰强度增加约6dB。仅仅提高开关频率并不能得到最优解。有必要研究SiC的最优控制参数，在系统具有良好电磁兼容性的条件下，使可接受的开关损耗在可能的开关频率下最优增加。

4.电机设计

用于800V应用的集成高效电驱动的开发基于大规模生产的EMR4电机系统。EMR4将比EMR3具有更大的可扩展性和更多可能的子组件组合(作为800V逆变器选项)。此外，互连设计将更加标准化，互连的可扩展性将得到提高。特别是在低功耗应用中，组装时间空会减少。与EMR4设计相比，通过改变互连设计，800V电机的线圈数量增加了一倍。

4.1利用碳化硅技术提高电机效率

第三章的功耗分析表明，在相同的冷却能力下，SiC mosfet可以实现更快、更频繁的开关。更高的开关频率可以提高电机的效率。开关频率越高，谐波电流越小。因此，提高开关频率可以减少逆变器提供的谐波输入功率。

图9示出了电力流程图中前面部分描述的方面。通常的功率流(灰色)是从输入功率，通过气隙功率，到轴上的机械输出功率。定子和后来的转子的功率损失是通过散热传递的。红色表示谐波输入功率，它完全转化为热量，而不影响机械功率。采用碳化硅技术可以降低800V电机的谐波损耗。

4.2 800v电机的设计参数

众所周知，变频供电的电机比恒频、恒速运行的正弦波供电的电机受力更大。图10显示了快速开关逆变器对电机的额外影响。800 V SiC技术的应用需要对电机的绝缘系统和轴电流进行更仔细的观察。

虽然逆变器提供的上升时间短的高频电压脉冲为高效率系统奠定了基础，但这些脉冲会增加电机的压力。特别是在高输出功率下，可以观察到最高的压摆率。

系统设计的目标是在低谐波损耗、因高开关频率和压摆率而增加的绝缘系统要求以及电机的使用寿命之间找到适当的平衡。这两方面的最佳平衡对碳化硅牵引系统的设计具有重要意义。

电机的绝缘系统必须承受过冲电压，过冲电压是由800V的电压水平、高开关频率和dv/dt共同造成的。

这些系统的测试电压也会增加。电机和逆变器输出端子之间的电缆长度必须设计得尽可能短，以防止反射电压波引起的额外电压过冲。

图10中的反射系数r和电机阻抗z说明了这个问题。通过选择最佳dv/dt和最佳上升时间，应该认为临界电缆长度与上升时间直接相关。由于这种关系，电压上升时间不能选择为所需的那么高。这意味着要开发EMR4的800 V平台，需要研究绝缘系统的行为和使用寿命。

高电压峰值会导致局部放电，因为峰值电压(如导体与叠片间的电压)在薄弱点可达到破坏绝缘系统的程度(PDIV问题)。这会导致保温系统在短时间内失效。产生的电流将在绝缘系统上产生永久应力。结果，系统变热并老化。

了解电压脉冲对使用寿命的影响很重要。相应的局部放电测量结果用于绝缘系统的设计。

此外，还有调速电机中变频器运行引起的高频轴承电流问题。其中包括电机轴端电位差引起的环流(轴、轴承、定子、定子外壳、轴承、轴)，以及电容轴承电流(也称为dv/dt电流)和共模轴承电压Ub随时间变化引起的放电(EDM)电流。

当轴承润滑剂的润滑膜能力发生局部破坏时，电火花加工电流出现在高幅放电电流的峰值处。在汽车领域，EDM电流被认为与实际应用有关。共模电压Ub与共模电压U0的比值，即所谓的轴承电压比(BVR)，可用于预期EDM电流的初步估计。在不同工作点轴承电压的高分辨率测量中，可以观察到特征电压的峰值，表示相关的放电电流。关键工作点可以根据轴承的使用寿命来确定。在确定潜在工作点后，继续测试这些工作点的高比例，并评估轴承的使用寿命。

如图10所示，轴承电压Ub通过电容分压器连接到共模电压U0。由寄生电容(绕组外壳Cw，h，绕组转子Cw，r转子外壳Cr，h)和轴承阻抗Zb组成。等效电路图显示了防止EDM电流的措施，如使用轴接地、定子绕组头静电屏蔽或使用控制方法使U0最小化。

5.系统分析

5.1在WLTP工作条件下转移单个特征点

为了根据扭矩-速度特性图中的测量值来评估WLTP的有效性，选择WLTP中累积最大的点作为测试的测量点。图11示出了具有EMR 4系统的D级汽车驱动系统的直方图值。在电机测试台上，以不同的开关频率和不同的压摆率定义并测量了35个工作点。

5.2测试结果的讨论

对测量结果的评估揭示了对SiC技术的进一步发展具有决定性的两个关键发现。对于基本测量，在逆变器中实现高电压和低压摆率。在某些工作点，高压摆率相当于10 kV/ s，低至5 kV/s。

图12示出了在中速范围内具有低扭矩的操作点处装置水平和系统水平之间的功率损失的差异。逆变器的功率损耗预计会随着开关频率的增加而增加，在测量精度内无法检测到5kV/ s和10kV/ s之间的差异。这是因为它取决于工作点的压摆率，在低负载下影响不大。另一方面，电机的功率损耗随着开关频率的增加而降低，但它也会响应更高的10 kV/s的电压转换率。这一优势在系统层面上补偿了由于更高的开关频率而导致的更高的逆变器损耗。总的来说，提高了系统效率。

在图13中可以观察到10 kV/ s对于较高电流逆变器水平的优势，因为总逆变器损耗随着逆变器电流(分别为逆变器输出功率)的增加而增加。与低速下测得的性能相比，电机性能可能没有变化，但在高于8 kHz的较高开关频率下，系统性能仅略有改善。通过调整更高的压摆率，图13中观察到的优势应该转移到特性曲线中的所有工作点。

5.3 WLTP节能评估

测量值用于校准逆变器和电机的仿真模型，以识别WLTP循环中的总效率，并模拟未来的其他工作循环。为了初步显示SiC技术的效率潜力，系统级的测量损耗已转换为特性图。通过适当的插值方法建立了足够精确的网格来表示驾驶模拟中的整个循环。图14示出了作为示例的特征系统图，其中电压转换速率为5 kV/ s，开关频率为12 kHz。

图15显示了WLTP循环中D类车辆的结果，限值在5 kV/s (6和12 kHz)和10 kV/s (6和12 kHz)之间。WLTP中PWM频率的增加导致电机效率的增加。此外，证实了逆变器输出电压的转换速率的增加将导致逆变器中6 kHz和12 kHz的电损耗的减少。

根据图14和15，计算出的逆变器损耗降低值低于开发目标。因此，测得的工作点效率提高和随后映射到WLTP表明，WLTP可以通过降低碳化硅半导体的开关损耗来实现显著的优势。优化的下一步是提高频率和电压压摆率。

5.4优化

研究可以推断，在逆变器中使用碳化硅半导体，除了调制方式、开关频率变化等控制策略的经典参数外，还可以使用新的参数来提高效率。除开关频率外，电压压摆率还提供了优化系统效率的可能性。Vitesco Technologies有iMCO工具，可以在多准则优化中找到相关参数之间的最佳平衡。因此，可以开发控制策略以在潜在的大规模生产中充分利用碳化硅半导体在牵引系统中的潜力。

6.总结与展望。

由于提高效率的巨大潜力，碳化硅这种半导体材料的使用在高压应用中面临突破。系统优化提供了实现逆变器和电机最大效率的解决方案。以D级车为例，通过对一些工作点的效率改进分析，映射出这些工作点对WLTP有效性的影响，提高了WLTP的里程。

众所周知，碳化硅在开关状态下的电导率高于目前使用硅IGBT的标准溶液。在车辆层面，与硅IGBT相比，使用碳化硅MOSFET可以将800 V电压水平的系统效率提高3%。除了这个优点之外，碳化硅还可以显著提高逆变器输出的电压转换速率。

@2019

二、逆变变压器原理及应用

我们生活在一个电子时代中，从移动办公到休闲娱乐，无论是哪个方面都不仅需要直流电压供电，有时还会需要将低压直流电源转换为我们生活中不可或缺的220V交流电。而逆变器就可以满足我们的这种需求。

逆变器，简单来说，就是一种可以把低压（一般指12V-48V）直流电源转变为电网所输出的200V交流电的设备。通常，我们会使用转换器将电网输出的交流电压转变为稳定的低压直流电源，而逆变器与其刚好相反，逆变器也因此得名。基于其作用，逆变器被广泛地应用于。广泛适用于家庭影院、空调、照明、电视、电脑、洗衣机等设备的工作场合。加这些电器连入逆变器的输出端后，用户就能方便地在汽车这样的移动场合内使用各种电器或电子设备，包括手机、掌上电脑、车载冰箱等等。

逆变器的工作基于电压逆变的原理，是一种DC转化到AC的特殊变压器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路这三个部分组成，其中有可细分为多个功能不同的小电路。逆变器的输入接口部分分别有VIN、ENB和DIM三个信号，分别代表着12V直流输入电压，工作使能电压与控制信号。当ENB为高电压时，Panel控制信号的的背光灯灯管将被点亮，以示电压启动回路工作。ENB电信号根据主板上的MCU显示，当其电压值为0V，逆变器不工作，反之当其为3V时，逆变器则处于工作状态。而DIM电信号由主板所提供，其值的大小决定了逆变器输出的电流。

逆变器的优点多得数不清，其中较为显著的几点分别是：1.启动速度快，因此转换效率较高；2.在转换过程中，对可能出现的短路、超温、欠压、过压、过载等情况都有保护电路功能，因而安全性好；3.产品的外壳采用全铝合金制作，并经过硬氧化工序的处理，具有耐磨擦、散热好、抗碰撞、防挤压的特点。

由上述内容可以看出，逆变器的工作原理略显复杂，但由于其在我们生活中的应用并不罕见，因此我们需要切实掌握它的原理，以达到对逆变器的更好利用，最大化的利用其工作能力，使我们的生活更加方便舒心。

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三、求教大家各位师傅和高人逆变器高频变压器的设计问题

你好，
的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。
电压比
指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。
空载电流
变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。
空载损耗
指变压器次级开路时，在初

四、谁知道做人工受精手术要多少钱

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1、直流电压要一致

每台逆变器都有接入直流电压数值，如12V，24V等，要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如，12V 逆变器必须选择12V蓄电池。

2、逆变器输出功率必须大于电器的使用功率，特别对于启动时功率大的电器，如冰箱、空调，还要留大些的余量。

3、正、负极必须接正确

逆变器接入的直流电压标有正负极。红色为正极（+），黑色为负极（—），蓄电池上也同样标有正负极，红色为正极（+），黑色为负极（—），连接时必须正接正（红接红），负接负（黑接黑）。连接线线径必须足够粗，并且尽可能减少连接线的长度。

4、应放置在通风、干燥的地方，谨防雨淋，并与周围的物体有20cm以上的距离，远离易

燃易爆品，切忌在该机上放置或覆盖其它物品，使用环境温度不大于40℃。

5, 充电与逆变不能同时进行。即逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中.

6、两次开机间隔时间不少于5秒（切断输入电源）。

7、请用干布或防静电布擦拭以保持机器整洁。

8、在连接机器的输入输出前，请首先将机器的外壳正确接地。

9、为避免意外，严禁用户打开机箱进行操作和使用。

10、怀疑机器有故障时，请不要继续进行操作和使用，应及时切断输入和输出，由合格的检修人员或维修单位检查维修。

11、在连接蓄电池时，请确认您的手上没有其它金属物，以免发生蓄电池短路，灼伤人体。

12使用环境基于安全和性能的考虑,安装环境应具备以下条件:

<1> 干燥:不能浸水或淋雨

<2> 阴凉:温度在0℃与40℃之间

<3> 通风:保持壳体上5CM内无异物,其它端面通风良好

13. 安装使用方法

<1> 将转换器开关置于关(OFF)的位置,然后把雪茄头插入车内点烟器插口,确保插到位而接触良好.

<2> 确认所有电器的功率在G-ICE标称功率以下方可使用,将电器的220V插头直接插入转换器一端的 220V插座内,并确保两个插座所有连接电器的功率之和在G-ICE标称功率以内.

<3> 开启转换器开关，绿色指示灯亮，表示工作正常。

<4> 红色指示灯亮，表示因过压/欠压/过载/过温，导致转换器关断。

<5> 在很多情况下，由于车用点烟器插口输出有限，使得正常使用时转换器报警或关断，这时只要发动车辆或减小用电功率即可恢复正常。

14.注意事项

<1> 电视机，显示器，电动机等在启动时电量达到峰值，尽管转换器可以承受标称功率2倍的峰值功率，但有些功率符合要求的电器的峰值功率可能会超过转换器的峰值输出功率，引发过载保护，电流被关断。同时带动多个电器，可能发生这种情况，这时应先关闭电器开关，打开转换器开关，然后逐个打开电器开关，并应最先开启峰值最高的电器。

<2> 在使用过程中，电瓶电压开始下降，当转换器DC输入端的电压降到10.4-11V时,报警器发出峰鸣声,此时电脑或其它敏感电器应及时关闭,若忽视报警声,转换器将在电压到9.7-10.3V时,自动关断,这样可以避免电瓶被过量放电.电源保护关断后,红色指示灯亮起.

<3> 应及时启动车辆,给电瓶充电,防止电量衰竭,影响汽车启动和电瓶寿命.

<4> 尽管转换器没有过压保护功能,输入电压超过16V,仍有可能损坏转换器.

<5> 连续使用后,壳体表面温度会上升到60℃,注意气流通畅,易受高温影响的物体应远离.

修正逆变器与正弦逆变器的区别

1.1逆变器功率器件的选择

目前，国内的光伏发电系统（PhotoVoltaic Sys-tem，简称PVS）主要是以直流系统为主，但最普遍的用电负载是交流负载，这使直流供电的光伏电源很难作为商品普及推广。同时，由于太阳能光伏并网发电可以不要蓄电池，且维护简单，而节省投资是光伏发电的发展趋势。这些都必须采用交流供电方式，因此逆变器在PVS中的应用也就越来越重要了。逆变器是将直流电变换为交流电的电力变换装置，逆变技术在电力电子技术中已较为成熟。例如：UPS电源中的逆变器，变频技术中的逆变技术、特种电源中的逆变技术和功率调节器中的逆变技术等，这些都已经以产品的形式推向市场，并受到社会的广泛认可。

在小容量、低压PVS中，功率器件多使用金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）。因其在低压时，具有较低的通态压降和较高的开关频率，但随MOSFET电压的升高，其通态电阻增大。因此，在大容量、高压PVS 中，一般使用绝缘栅晶体管（IGBT）作为功率器件；在100kVA以上特大容量的PVS中，一般采用门极可关断晶闸管（GTO）作为功率器件。PVS中的逆变驱动电路主要针对功率开关管的门极驱动。要得到好的PWM脉冲波形，驱动电路的设计很重要。近年来，随着微电子及集成电路技术的发展，陆续推出了许多多功能专用集成芯片，如：HIP4801,TLP520,IR2130,EXB841等，它们给应用电路的设计带来了极大的方便[1，2]。逆变电源中常用的控制电路主要是为驱动电路提供要求的逻辑和波形，如PWM，SPWM控制信号等。目前，较常用的芯片有国外生产的8XC196，MP16，PIC16C73 和国内生产的TMS320F206，TMS320F240 ，SG3525 等。

1.2 PVS 中逆变器的拓扑结构图

在使用蓄电池储能的太阳能PVS 中，蓄电池组的公称电压一般是12V，24V 或48V，因此，逆变电路一般都需进行升压来满足220V 常用交流负载的用电需求。逆变器可按升压原理的不同分为工频和高频两种逆变器，应用中它们的性能差别很大。

(1)工频逆变器

图1示出采用工频变压器升压的逆变电路。它首先把直流电逆变成工频低压交流电；再通过工频变压器升压成220V，50Hz的交流电供负载使用。它的优点是结构简单，各种保护功能均可在较低电压下实现。因其逆变电源与负载之间存有工频变压器，故逆变器运行稳定、可靠、过负荷能力和抗冲击能广东会，且能够抑制波形中的高次谐波成分。然而，工频变压器也存在笨重和价格高的问题，而且其效率也比较低。按目前水平制作的小型工频逆变器，其额定负荷效率一般不超过90%，同时因工频变压器在满负荷和轻负荷下运行时铁损基本不变，因而使其在轻负荷下运行的空载损耗较大，效率也较低。

(2)高频逆变器

图2示出采用高频变压器升压的逆变电路。它首先通过高频DC/DC 变换技术，将低压直流电逆变为高频低压交流电；然后经过高频变压器升压后，再经过高频整流滤波电路整流成通常均在300V以上的高压直流电；最后通过工频逆变电路得到220V工频交流电供负载使用。由于高频逆变器采用的是体积小，重量轻的高频磁芯材料，因而大大提高了电路的功率密度，从而使逆变电源的空载损耗很小，逆变效率得到提高。通常，用于中小型PVS 中的高频逆变器，其峰值转换效率能达90% 以上。

比较两种逆变器可知，高频逆变器的体积小，重量轻，效率高，空载负荷低，但不能接满负荷的感性负载，且过载能力差。

1.3 PVS 中逆变器输出波形

(1)方波逆变器

图3a

示出方波逆变器的输出电压波形。虽然方波逆变器具有结构简单，成本低等优点，但也存在效率较低，损耗多，谐波成分大，使用负载受限制等缺点。当负载为大功率电机负载或带有变压器的用电器负载时，因其负载的饱和磁通都是按正弦波的上升速率设计的，而方波的上升速度过快，因而造成其铁心饱和，负载会出现起动困难、铁心过热及发出噪声等问题。而且方波逆变器的效率远低于修正波和正弦波逆变器的效率，一般不到60% 。由于太阳能PVS的发电成本较高，因此在太阳能PVS 电系统的优点是结中，方波逆变器已经很少应用了。

(2)修正波逆变器

图3b示出修正波逆变器的输出电压波形。与方波相比，修正波的波形有明显改善，而且高次谐波含量也减少了。传统的修正波逆变器是通过对方波电压进行阶梯迭加而产生的，这种方式存在控制电路复杂，迭加线路所用的功率开关管较多，以及逆变器的体积和重量较大等诸多问题。近年来，随着电力电子技术的快速发展，已普遍采用PWM脉宽调制方式生成修正波输出。目前，修正波逆变器已广泛用于边远地区的用户系统，因为这些用户系统对用电质量要求不是很高，而它能够满足大部分用电设备的需求，但它还是存在20% 的谐波失真，在运行精密设备时会出现问题，也会对通讯设备造成高频干扰，因此此时必须使用正弦波逆变器。

(3)正弦波逆变器

图3c

示出正弦波逆变器的输出电压波形。它的优点是输出波形好，失真度很低，且其输出波形与市电电网的交流电波形基本一致，实际上优良的正弦波逆变器提供的交流电比电网的质量更高。正弦波逆变器对收音机和通讯设备及精密设备的干扰小，噪声低，负载适应能广东会，能满足所有交流负载的应用，而且整机效率较高；它的缺点是线路和相对修正波逆变器复杂，对控制芯片和维修技术的要求高，价格较贵。在太阳能发电并网应用时，为避免对公共电网的电力

污染，也必须使用正弦波逆变器。

2 太阳能PVS 中逆变器分类

2.1 独立型逆变器

图4示出独立PVS 结构图。它通常由光伏阵列、蓄电池、控制器、逆变器及用电负载等5部分组成。

目前也有把蓄电池充放电控制器和逆变器做成一体的独立型逆变器。例如：Solarix 正弦波逆变器，它既有将直流电逆变成交流电的功能；也有对蓄电池充放电进行管理的功能。

根据独立型逆变器在PVS 中的运行特点，可对用于独立PVS 的逆变器进行下述性能评价。

(1)可靠性

从以往PVS 的运行来看，逆变器是影响系统可靠性的主要因素之一。由于独立型逆变器一般工作在边远地区，一旦出现问题维修很不方便，所以独立型逆变器的首要要求是必须运行可靠安全。

(2)额定输出容量

在独立型逆变器中，额定输出容量也是一个很重要的参考因素，它表示逆变器向负载供电的能力。额定输出容量值高的逆变器可带更多的用电负载。在此需特别指出的是，当逆变器不是纯阻性负载时，逆变器的负载能力将小于它所给出的额定输出容量值。

(3)逆变器效率

逆变器效率的高低对系统提高有效发电量和降低发电成本有着重要的影响。由于目前太阳电池的成本仍然比较高，而且近年也不会有大的降低，因此对于独立型逆变器，则要求有高的效率，特别是低负荷供电时，仍然有较高的效率，低的空载负荷是独立PVS 中专用逆变器相对普通逆变器的更高要求。

(4)起动性能

一般电感性负载，如电机、冰箱、空调、洗衣机、大功率水泵等，在起动时，功率可能是额定功率的5～6倍。因此，通常电感负载起动时，逆变器将承受大的瞬时浪涌功率。逆变器应保证在额定负载下可靠起动，高性能的逆变器可做到连续多次满负荷起动而不损坏功率器件。小型逆变器为了自身安全, 有时需采用软起动或限流起动。

(5)谐波失真

当独立型逆变器输出波形是方波和修正波时，逆变器的输出电流中除了基波外还有高次谐波，高次谐波电流会在电感性负载上产生涡流等附加损耗，导致部件严重发热，不利于电气设备的安全。方波逆变器的谐波失真大约在40% 左右，一般只适用于电阻负载；修正波逆变器的谐波失真小于20%，适合用于大部分负载；正弦波逆变器的谐波失真小于3%，其波形质量比市电电网的质量还好，能够适用于所有的交流用电负载。

(6) 输出电压稳定能力

它指逆变器输出电压的稳压能力。独立太阳能PVS中蓄电池端电压在充放电过程中波动很大，通常铅酸蓄电池端电压的起伏可达标称电压的30 %左右，这就要求逆变器有较好的广东会性能，能在较大直流输入范围内保证正常工作。高频逆变器因采用了二次调宽和二次稳压技术，故相对工频逆变器有更好的稳定输出电压的能力。

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