1

、全控型逆變器工作原理：為通常使用的單相輸出的全橋逆變主電路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。並由PWM脈寬調製控製IGBT管的導通或截止。

 

 

當逆變器電路接上直流電源後，先由Q11、Q14導通，Q1、Q13截止
，則電流由直流電源正極輸出，經Q11、L或感、變壓器初級線圈圖1-2，到Q14回到電源負極。當Q11、Q14截止後
，Q12、Q13導通，電流從電源正極經Q13、變壓器初級線圈2-1電感到Q12回到電源負極。此時
，在變壓器初級線圈上
，已形成正負交變方波
，利用高頻PWM控製，兩對IGBT管交替重複，在變壓器上產生交流電壓。由於LC交流濾波器作用，使輸出端形成正弦波交流電壓。

 

當Q11、Q14關斷時，為了釋放儲存能量，在IGBT處並聯二級管D11、D12，使能量返回到直流電源中去。

 

2、半控型逆變器工作原理：半控型逆變器采用晶閘管元件。Th1、Th2為交替工作的晶閘管，設Th1先觸發導通
，則電流通過變壓器流經Th1，同時由於變壓器的感應作用
，換向電容器C被充電到大的2倍的電源電壓。按著Th2被觸發導通，因Th2的陽極加反向偏壓，Th1截止，返回阻斷狀態。這樣，Th1與Th2換流，然後電容器C又反極性充電。如此交替觸發晶閘管
，電流交替流向變壓器的初級，在變壓器的次級得到交流電。

 

在電路中
，電感L可以限製換向電容C的放電電流
，延長放電時間，保證電路關斷時間大於晶閘管的關斷時間

，而不需容量很大的電容器。D1和D2是2隻反饋二極管，可將電感L中的能量釋放，將換向剩餘的能量送回電源，完成能量的反饋作用。

 

 

太陽能組件因安裝的位置

、烏雲狀況
、周(zhou)圍(wei)樹(shu)葉(ye)等(deng)陰(yin)影(ying)的(de)覆(fu)蓋(gai)等(deng)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)
，各(ge)個(ge)組(zu)件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)力(li)會(hui)出(chu)現(xian)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)離(li)散(san)。如(ru)果(guo)把(ba)它(ta)們(men)都(dou)串(chuan)並(bing)聯(lian)在(zai)一(yi)起(qi)，就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)猶(you)如(ru)新(xin)舊(jiu)電(dian)池(chi)組(zu)合(he)使(shi)用(yong)的(de)不(bu)良(liang)效(xiao)果(guo)。一(yi)般(ban)電(dian)池(chi)麵(mian)積(ji)的(de)2~3%被陰影覆蓋時
，總的發電量常常會出現高達20%的(de)下(xia)降(jiang)，嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)了(le)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)發(fa)電(dian)效(xiao)能(neng)。為(wei)此(ci)，微(wei)逆(ni)變(bian)器(qi)專(zhuan)門(men)對(dui)單(dan)一(yi)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)進(jin)行(xing)獨(du)立(li)並(bing)網(wang)發(fa)電(dian)，可(ke)以(yi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)避(bi)免(mian)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)
，此(ci)方(fang)案(an)一(yi)經(jing)問(wen)世(shi)便(bian)廣(guang)受(shou)青(qing)睞(lai)。但(dan)一(yi)個(ge)家(jia)庭(ting)電(dian)力(li)，往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)十(shi)幾(ji)個(ge)或(huo)更(geng)多(duo)這(zhe)樣(yang)的(de)獨(du)立(li)逆(ni)變(bian)單(dan)元(yuan)，因(yin)此(ci)該(gai)逆(ni)變(bian)器(qi)能(neng)否(fou)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)率(lv)低(di)成(cheng)本(ben)化(hua)就(jiu)成(cheng)為(wei)影(ying)響(xiang)該(gai)係(xi)統(tong)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)重(zhong)要(yao)製(zhi)約(yue)因(yin)素(su)。

 

Fig1

、2所示微逆變器是比較典型的兩種並網發電拓撲。Fig1中首先采用兩個交錯式臨界工作方式的升壓反激式變壓器，將其占空比按照正弦波半波規律，通過單級電路的電力的正弦化、隔離升壓和MPPT（MaximumPowerPointTracker）控製濾波，然後再全橋半波工頻換相濾波，高效地實現了低壓直流的直接並網發電。這是目前最具有潛力的微逆變器工作方式之一。Fig2則是通過全橋隔離升壓、lvbo，zaijinxingquanqiaonibianlvbobingwangdechangguifangshi。zhezhongfangshidemingxianquedianjiushixuyaojiaoduodeciyuanjian
，qiegaopinkaiguanqijianguoduo，chengbenhexiaolvfangmianyoushibuzu，qiedianluweilejianhua
，wuyiliwaidicaiyongleyingkaiguanqudong
，zheyanggelizhubianyaqidelouganyaofeichangxiao
，yibanbudebucaiyongduocengdianlubanbianpingbianyaqijiegou，shideqijishengdianrongda，chengbengao，EMI也比較難處理。

 

 

對於主流的CRMInterleave拓撲
，核心磁元件有兩種
，反激電源變壓器和交流濾波電感ACL。對於反激電源變壓器FBT（FlybackTransformer），由於其工作在臨界模式的數百kHz的工作頻率，因此此類變壓器的設計必須遵循如下原則：

 

1）采用高Bs、高頻低Pcv損耗的鐵氧體磁芯；

 

2）為了降低變壓器的損耗，需要采用大有效截麵、低磁路長度的設計來控製磁損耗，常用的磁芯有PQ、RM等薄型或是定製化的優化形狀的產品
；

 

3）最大限度控製變壓器漏感
，采用良好耦合的繞線構造
；

 

4）繞線內阻盡可能小，同時還必須注意集膚效應及氣隙漏磁造成的銅線渦流損耗

 

對於微逆變器後級濾波的ACL，由於其紋波電流相對較小，一般采用高直流偏置
、高頻特性較好的Highflux或性價比更好的NPF環形鐵矽材料。

 

目前廣泛采用的非隔離並網住宅型光伏逆變器，其功率基本上為1.5 KW ~ 6 KW左右。為了實現高的性價比，並最大限度地提高轉換效率
，業界甚至采用了SiC半導體、H5拓撲、3電平拓撲等各種新式技術，但其最基本的拓撲不外乎圖3
、4兩種：

 

 

形成這種特點的主要原因，基本上是出於逆變器以及發電係統的成本和效率考慮：

 

1）單機功率比較小（1.5~3 kW）的PV，一般采用單一Boost的MPPT控製；

 

2）單機容量超過4 kW的PV
，則往往采用雙Boost雙MPPT控製方式；

 

3）對於一些複雜係統
，特別是像日本市場的產品，為適合其國情，往往在PV逆變器的前端會采用多個MPPT的直流升壓，而後端卻隻有單Boost進行MPPT控製。

 

住宅型PV中影響整機效率的被動元件除了EMI濾波器外
，上圖中Boost電感和交流濾波電感ACL更因其成本高、效率影響大而成了關鍵核心磁元件。

 

另(ling)外(wai)
，薄(bo)膜(mo)型(xing)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)的(de)大(da)量(liang)導(dao)入(ru)
，薄(bo)膜(mo)型(xing)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)結(jie)構(gou)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)。因(yin)此(ci)
，為(wei)了(le)避(bi)免(mian)因(yin)容(rong)性(xing)漏(lou)電(dian)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)
，這(zhe)樣(yang)的(de)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)還(hai)常(chang)常(chang)采(cai)用(yong)隔(ge)離(li)型(xing)的(de)PV逆變。這一方式的一個重要特征是需要采用高頻反激變壓器在Boost電路裏實現高頻隔離，或是在Boost之後，再通過LLC諧振或全橋移相零電壓開關（FB-ZVS）拓撲來實現高頻的電氣隔離。這樣
，高效大功率的反激變壓器、LLC諧振電感和FB-ZVS諧振電感的技術也成了該類產品重要的核心磁元件。

 

商用中功率PV逆變器及其核心磁元件

 

商用中功率PV逆變器輸出功率較大，一般單機容量在10~50 kW，和住宅型PV類似，工作頻率大多為16~20 kHz。其最明顯的特點是輸出為三相交流，然後再通過3相交流變壓器實現隔離升壓
、並網發電，其典型拓撲如Fig5所示。作為濾波用的ACL，則既可以采用3隻相同的濾波電感分別濾波，也可以通過3相平衡的耦合電感來提高係統的性價比。

 

 

除日本市場以外，作為住宅型非隔離PV逆變器和商用中功率逆變器中的重要核心磁元件的電感
，絕大部分采用非晶類磁材。非晶類磁材以其極高的Bs和很好的直流偏置特性，特別適宜於製作大感量的電感。為了進一步提供效率
，歐洲廠商也研發了多種的鐵矽類環形和罐型電感產品。

 

 

duiyuchaodamianjifadianzhanshideguangfuyingyong，yibanjuncaiyongbijiaogaodeguangfudianya
，zhijienibianchengjiaoliudian
，tongguodagonglvgongpingelishengyabianyaqishixiangelibingwangfadian。qidaibiaotuopurutu6所示。

 

由於該類產品單機容量大，受到大功率IGBT和高效大功率濾波電感等元件技術的製約，目前國內的產品基本上尚處於2~4 kHz的工作頻率；單機容量為250~500 kW的功率等級，國際上目前已在9~10 kHz頻率上實現了量產化。

 

 

采用Boost電路的PV逆變器，其功率從1.5 kW~30 kW不(bu)等(deng)，一(yi)般(ban)覆(fu)蓋(gai)了(le)住(zhu)宅(zhai)用(yong)和(he)商(shang)用(yong)中(zhong)功(gong)率(lv)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)各(ge)個(ge)等(deng)級(ji)，該(gai)電(dian)感(gan)的(de)效(xiao)率(lv)的(de)高(gao)低(di)

，直(zhi)接(jie)決(jue)定(ding)了(le)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)整(zheng)機(ji)性(xing)能(neng)。這(zhe)樣(yang)的(de)電(dian)感(gan)設(she)計(ji)需(xu)要(yao)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)減(jian)小(xiao)鐵(tie)損(sun)和(he)銅(tong)損(sun)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi)目(mu)標(biao)，簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)使(shi)用(yong)非(fei)晶(jing)類(lei)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)，在(zai)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)電(dian)感(gan)量(liang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)盡(jin)量(liang)降(jiang)低(di)銅(tong)線(xian)的(de)內(nei)阻(zu)
，其(qi)結(jie)果(guo)是(shi)因(yin)用(yong)銅(tong)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)
，導(dao)致(zhi)了(le)昂(ang)貴(gui)的(de)成(cheng)本(ben)。

 

鑒於Boost升壓電感的工作頻率基於16 kHz~20 kHz的特點，電感線圈中的損耗除了直流內阻損耗外，交流高頻損耗占有很大的比例。

 

銅損包含下列四個方麵：

 

1）有效值電流流經直流內阻的低頻直流損耗；

 

2）高頻交流分量引起的導線集膚效應產生的高頻交流損耗

；

 

3）繞組層間由於高頻電流集膚效應作用引起的接近效果高頻損耗；

 

4）氣隙漏磁經過導體形成的渦流損耗

 

鐵損則主要由磁性材質的特性所決定。為了減少鐵損
，必須優化選取高頻損耗特性好的材料。磁性材料的損耗優劣關係：鐵氧體《非晶《鐵矽鋁《鐵矽《純鐵粉芯。

 

非晶材料以其極高的抗飽和特性（Bs》1.5T）且高頻損耗優於鐵矽鋁的特點，本應是最好的選擇，但非晶磁致伸縮係數非常大

，常常伴隨較大的噪音
；同時，雖然非晶采用厚度為20多μm的de帶dai材cai加jia工gong而er成cheng，帶dai材cai的de渦wo流liu損sun耗hao非fei常chang小xiao

，而er作zuo為wei電dian感gan磁ci材cai料liao使shi用yong時shi
，由you於yu需xu要yao開kai氣qi隙xi而er不bu得de不bu切qie開kai端duan麵mian，造zao成cheng了le端duan麵mian層ceng間jian的de短duan路lu。當dang較jiao高gao的deΔB變化（電感大紋波）出現時，磁芯被切開的端麵會出現大的渦流損耗，其實際結果是磁芯損耗反而遠遠高於鐵矽鋁材料的相同ΔB變化下的損耗。由此可見，作為升壓電感的磁性材料，非晶不一定是最好的選擇。

 

眾所周知，開關電源高頻化最重要的目的就是通過工作頻率的高頻化，使得電路中的儲能和換能被動元件盡可能地減小，以到達高效率
、低成本、小體積
、快響應等目的。所以
，在保障性能和不增加額外成本的情況下，最大限度地采用盡可能小的電感量，是PV逆變器對Boost電感設計的基本要求和技術發展趨勢。

 

然而

，在不改變頻率的情況下
，減小電感量，雖然可以大幅降低成本
，但此時的紋波電流也隨之加大，磁性材料內部的ΔB的增加，除了明顯增加了非晶的磁芯損耗外
，非晶氣隙中的漏磁成分的大幅增加，還直接導致周邊銅繞線的渦流效應（感應加熱原理）。因yin此ci，在zai使shi用yong非fei晶jing設she計ji時shi，為wei回hui避bi這zhe一yi問wen題ti，不bu得de不bu靠kao盡jin量liang提ti高gao電dian感gan量liang，減jian小xiao電dian流liu紋wen波bo來lai減jian輕qing這zhe一yi負fu擔dan，其qi結jie果guo
，為wei提ti高gao效xiao率lv不bu得de不bu增zeng大da電dian感gan同tong時shi壓ya低di內nei阻zu而er使shi用yong大da量liang銅tong材cai，這zhe是shi非fei晶jing不bu利li於yu小xiao電dian感gan量liang應ying用yong的de根gen本ben原yuan因yin。

 

為了應對這一問題
，一個非常好的方法就是采用鐵氧體+鐵矽鋁等方法（或高性能鐵矽NPF材料），通過混合磁路（Hybrid Magnetics）技術
，根據光伏Boost電流的工作特點，揚長避短，做到既降低了電感量（小體積、低成本要求），又顯著改善電感的損耗。

 

麵向歐美的光伏逆變器

，必須最大限度地改善歐洲效率ηEURO和加州能源效率ηCEC
，歐效和CEC綜合效率均為電源的不同負荷情況下的綜合效率，它們的換算方法如下：

 

ηEURO=0.03×η5%+0.06×η10%+0.13×η20%+0.1×η30%+0.48×η50%+0.2×η100%ηCEC=0.04×η10%+0.05×η20%+0.12×η30%+0.21×η50%+0.53×η75%+0.05×η100%

 

從cong中zhong可ke知zhi，要yao顯xian著zhu提ti高gao其qi綜zong合he效xiao率lv，就jiu必bi須xu最zui大da限xian度du地di控kong製zhi好hao較jiao輕qing負fu荷he時shi的de功gong率lv損sun耗hao。利li用yong混hun合he磁ci路lu中zhong不bu同tong磁ci材cai的de特te性xing，通tong過guo對dui其qi磁ci路lu長chang度du
、磁阻及繞線匝數等影響電感特性的諸要素進行優化調節，使之符合圖7所示的L-I直流電感偏置特性，從而可實現歐效改善與低成本設計的兼顧。

 

 

Fig7左圖展示出了Hybrid Magnetics新型電感的L-I特性，其突出特點就是在額定負載時，通過降低額定電感量，人為加大電路中的電流紋波（利用光伏逆變器輸入端的大容量電容“過剩”的高頻大紋波能力資源），來完成低內阻且少用銅的設計。另外，當負載逐漸減輕時，電感量會隨之大幅提升，使得此時的磁芯內部的ΔB明ming顯xian下xia降jiang。這zhe樣yang，一yi方fang麵mian減jian少shao了le鐵tie損sun，另ling一yi方fang麵mian局ju部bu的de微wei小xiao氣qi隙xi處chu的de漏lou磁ci也ye會hui大da幅fu減jian輕qing
，使shi渦wo流liu影ying響xiang極ji小xiao。另ling外wai
，隨sui著zhe電dian感gan量liang的de迅xun速su提ti升sheng，電dian感gan中zhong的de高gao頻pin電dian流liu紋wen波bo大da幅fu下xia降jiang
，進jin一yi步bu降jiang低di了le電dian感gan電dian流liu的de有you效xiao值zhi和he電dian流liu的de高gao頻pin分fen量liang，從cong而er使shi得de線xian圈quan的de直zhi流liu損sun耗hao、集膚效應
、jiejinxiaoyingdengmingxiangaishan。shijianzhengming，zheyangdeshejikeyishinibianqidezhengjixiaolv，congjiqingfuzaikaishijiuchuyugaoxiao，zhizhimanzai
，gebieqingkuangxia，jiaoqingfuhedexiaolvhaikenengzaihenkuandeyigefanweineigaoyumanzaixiaolv。Fig7右圖顯示負載下降時，電感的紋波電流也明顯下降。

 

Hybrid Magnetics技術的一個基本手法，就是在繞組內部使用有利於產生電感量和直流偏置特性的高性能鐵矽或鐵矽鋁材料
，而在繞組之外
，則盡量使用20 kHz頻pin率lv下xia磁ci芯xin損sun耗hao幾ji乎hu可ke以yi忽hu略lve不bu計ji的de高gao性xing能neng鐵tie氧yang體ti材cai料liao，來lai盡jin可ke能neng地di縮suo短duan非fei繞rao線xian部bu的de磁ci路lu長chang度du和he減jian小xiao磁ci阻zu，同tong時shi避bi免mian因yin空kong氣qi氣qi隙xi處chu的de漏lou磁ci而er產chan生sheng的de導dao線xian的de渦wo流liu損sun耗hao。通tong過guo這zhe一yi手shou法fa，可ke以yi在zai比bi原yuan來lai非fei晶jing型xing電dian感gan量liang小xiao30~50%的條件下
，使得一台5kW的光伏逆變器整機效率提高0.5~0.7%以上（即滿功率時減少30W左右的電感發熱）。

 

對於功率大的PV逆變器
，因其常常采用雙Boost的結構，為此若進一步引入2合一式的磁集成（Integrated Magnetics）技術，還可以進一步提高效率，降低成本。

 

 

如圖8suoshi
，cijichengdiankangqishiyoulianggedulidedianganxianquan，fenbieraozhizaicixindelianggebishang，zaitongguoqizhonggongyongdezhongjianciluxingchengcijichengdegongzuoyuanli。liangxianquanzhongliuguotushifangxiangdedianliushi
，liangxianquansuochanshengdecishu
，huizaizhongjiangonggongbufencixinlijinxingcitongliangdixiao
，shenzhiweiling。ruguozaitongyishikeliuguoxianquandedianliuzhixiangjiejinshi，cixingonggongbufendecitongkehuxiangdixiao
，jibiancixindeyouxiaojiemianjixiao，yinqizongcitonglianghenxiao，cichudecichangqiangduB也會很低。由於兩臂的有效截麵和中心柱的有效截麵積之比被設計在1：0.9，中心柱磁芯也遠不會飽和。

 

 

圖9為wei該gai電dian感gan在zai上shang述shu條tiao件jian下xia
，讓rang左zuo邊bian線xian圈quan電dian流liu最zui大da，使shi磁ci芯xin接jie近jin飽bao和he的de仿fang真zhen結jie果guo。從cong圖tu中zhong可ke以yi明ming顯xian看kan出chu，即ji便bian兩liang邊bian的de磁ci芯xin接jie近jin飽bao和he
，中zhong間jian公gong共gong部bu分fen磁ci芯xin的de截jie麵mian雖sui小xiao，卻que仍reng遠yuan離li飽bao和he。此ci時shi磁ci芯xin即ji便bian是shi處chu於yu高gao頻pin工gong作zuo狀zhuang態tai
，中zhong間jian磁ci芯xin柱zhu上shang的deΔB非常小，這部分磁芯的損耗自然也很低。

 

 

光伏逆變器的濾波電感的根本作用在於通過電感的儲能和續流，通過LC網wang絡luo，將jiang輸shu入ru端duan的de正zheng弦xian波bo脈mai寬kuan調tiao製zhi方fang波bo進jin行xing平ping滑hua，使shi電dian路lu的de輸shu出chu端duan濾lv波bo電dian容rong器qi兩liang側ce得de到dao標biao準zhun平ping滑hua的de正zheng弦xian電dian壓ya波bo形xing。由you於yu逆ni變bian器qi並bing網wang采cai用yong電dian流liu型xing控kong製zhi模mo式shi

，客ke觀guan上shang逆ni變bian器qi必bi須xu向xiang電dian網wang輸shu出chu符fu合he高gao次ci諧xie波bo法fa規gui的de電dian流liu波bo形xing。逆ni變bian器qi的de載zai波bo頻pin率lv為wei20 kHz左右
，即便是大型發電站式光伏逆變器的載波頻率
，也遠遠高於50 Hz的39次諧波（1950 Hz），yinci
，shizhishangzaibopinlvdewenbobingbuhuimingxianyingxianggaocixiebofenliang。yejiushishuo，jibianshuchulvboqizhongdelvbodianganlianghenxiao
，zhiyaokongzhidedang
，tiaojiehaobihuandianliukongzhicanshu，bingwangshidianliudegaocixiebofenliangshibuhuitaichade。ranershijiqingkuangsihubingbushiruci，daduoshuqingkuangxia，zailvbodianganliangbijiaoxiaoshi
，wangwanghuifaxiangaocixiebofenliangyebijiaogao。qizhuyaoyuanyinshi，dangshuchulvboqideganliangpiandishi，tebieshidangdianganliangsuizhedianliudezengchang，chuxianganliangdafuxiajiangshi
，youyuganliangbushigudingdechangshu，bihuanchuandihanshuyebutong；不注意的話小電感值有時還會導致係統采樣誤差、交(jiao)流(liu)過(guo)零(ling)判(pan)別(bie)的(de)不(bu)準(zhun)確(que)。控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)閉(bi)環(huan)參(can)數(shu)不(bu)匹(pi)配(pei)時(shi)，容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)係(xi)統(tong)的(de)振(zhen)蕩(dang)
，從(cong)而(er)出(chu)現(xian)了(le)較(jiao)差(cha)的(de)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)。此(ci)時(shi)，電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)的(de)失(shi)真(zhen)，常(chang)常(chang)還(hai)會(hui)伴(ban)隨(sui)出(chu)現(xian)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)音(yin)頻(pin)噪(zao)音(yin)。

 

解決這一問題有兩個截然不同的方法：

 

方法1：盡jin量liang提ti高gao濾lv波bo電dian感gan量liang，並bing盡jin量liang使shi電dian感gan保bao持chi一yi個ge固gu定ding值zhi
，使shi之zhi不bu隨sui電dian流liu大da小xiao改gai變bian而er改gai變bian。這zhe種zhong辦ban法fa的de缺que點dian是shi大da幅fu增zeng大da了le電dian感gan成cheng本ben。目mu前qian中zhong小xiao功gong率lv光guang伏fu逆ni變bian器qi中zhong廣guang泛fan采cai用yong的de大da容rong量liang非fei晶jing電dian感gan和he大da型xing發fa電dian站zhan式shi逆ni變bian器qi中zhong的de矽gui鋼gang片pian類lei的de電dian感gan均jun為wei這zhe樣yang的de考kao慮lv
；

 

方法2：采用高性能低損耗、具有較大斜降特性的新型電感，通過調整閉環控製模型
，優化控製參量，使係統適應高頻化

、xiaoganliangdesheji。tongguotigaoxitongderuanjiankongzhishuiping
，laiqudegenghaodechanpinxingjiabi

，yitigaochanpinjishuhexinjingzhengli。zheyifangfasuirannandujiaogao


，danfuhedianyuanjishudefazhanfangxiang。

 

對於這種新型高效電感的設計，和Boostdianganshejiyaoqiuyiyang
，yaoqiugaidianganzaidawenbodianliugongzuoshi，baochijijiadexiaolv。youyuqidianganliangkeyishejichengbijiaoxiaodeganzhi，jishiyaoqiuzhiliuneizujiaodi，yongtongliangyenengdedaodafudekongzhi。duiyucixingcailiaozhongdeΔB磁場變化率大的問題，同樣地采用Hybrid Magnetics技術，可以控製磁性的損耗、減少漏磁的存在
，達到很少的用銅量也能保持很低的內阻的目的。

 

鑒於單相、3相交流線路上分別需要2個和3個相同感量的濾波電感，為了進一步減小體積
，提高磁性材料的利用率
，還可以采用單相耦合式和3相耦合式電感設計的方案。

 

此外
，對於大功率應用，無論是Boost電(dian)感(gan)還(hai)是(shi)濾(lv)波(bo)電(dian)感(gan)，因(yin)其(qi)電(dian)感(gan)量(liang)偏(pian)小(xiao)，電(dian)流(liu)紋(wen)波(bo)大(da)的(de)特(te)點(dian)，繞(rao)線(xian)的(de)高(gao)頻(pin)集(ji)膚(fu)效(xiao)應(ying)和(he)層(ceng)間(jian)的(de)接(jie)近(jin)效(xiao)應(ying)也(ye)會(hui)比(bi)較(jiao)明(ming)顯(xian)，為(wei)此(ci)可(ke)采(cai)用(yong)長(chang)寬(kuan)比(bi)大(da)的(de)方(fang)形(xing)扁(bian)銅(tong)線(xian)進(jin)行(xing)立(li)式(shi)繞(rao)製(zhi)，最(zui)大(da)限(xian)度(du)改(gai)善(shan)其(qi)高(gao)頻(pin)損(sun)耗(hao)。

 

隔離型光伏逆變器，由於增加了電氣隔離電路和元件，整機效率會有所下降，因此除了采用高效率的電路拓撲（如LLC諧振
、FB-ZVS移相全橋、有源鉗位反激電路等）外
，其中高頻隔離變壓器、高效諧振電感的設計，也起著關鍵的作用。

 

對於采用有源鉗位反激拓撲的隔離大功率變壓器的設計，變壓器的低損耗設計極為關鍵。對於接近20 kHz或(huo)更(geng)高(gao)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)，磁(ci)芯(xin)元(yuan)件(jian)必(bi)須(xu)是(shi)高(gao)頻(pin)損(sun)耗(hao)極(ji)好(hao)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin)。而(er)反(fan)激(ji)變(bian)壓(ya)器(qi)實(shi)質(zhi)上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)儲(chu)能(neng)電(dian)感(gan)，需(xu)要(yao)很(hen)大(da)的(de)氣(qi)隙(xi)進(jin)行(xing)能(neng)量(liang)的(de)存(cun)儲(chu)，為(wei)此(ci)設(she)計(ji)這(zhe)類(lei)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)時(shi)必(bi)須(xu)要(yao)遵(zun)循(xun)下(xia)列(lie)原(yuan)則(ze)：

 

1）采取類似圖10所示的多段均勻氣隙以減小磁芯的漏磁；

 

2）采用合適線徑的多股漆包線繞製以盡可能減小銅線的渦流損耗和集膚效應；

 

3）采用有利於減輕漏感和繞組接近效應的繞線結構

 

 

對於LCC諧振和FB-ZVSyixiangquanqiaodedianlutuopu，jiaohaodeshejishoufashizaigelixinggonglvbianyaqishejishi，jinkenengdijiaoshaolougandecunzai，yitigaobianyaqidexiaolv，gaishanqishengchangongyixing；而把需要的諧振電感量外置，使用高效獨立的專用諧振電感來達到控製成本提高整機效率的目的。此外，由於LLC電路和FB-ZVS電路的工作模式大不相同
，因此在設計LLC諧振電感和FB-ZVS諧xie振zhen電dian感gan式shi時shi，應ying考kao慮lv到dao其qi不bu同tong的de損sun耗hao模mo型xing而er進jin行xing不bu同tong的de設she計ji側ce重zhong，一yi般ban即ji便bian是shi同tong樣yang功gong率lv同tong樣yang電dian感gan量liang的de產chan品pin，因yin其qi損sun耗hao模mo型xing不bu同tong，也ye不bu好hao互hu換huan使shi用yong。

 

 

在光伏逆變器中作為儲能元件的Boost電感以及作為濾波用的ACdiangan，yigegongtongdetedianjiushiqidiangandeyiduanbiranhegonglvbandaotidegaoyakaiguanxianglianjie。weilejiangdinibianqidekaiguansunhao，chulecaiyongguolingruankaiguanjishuyiwai
，pubiandebanfajiushijinliangtigaogonglvqijiandequdongkaitonghequdongguanbidesudu。zheyang，diangandezheyiduanbukebimiandichuxianlejigaodedV/dt的電壓變化。由於結構上的原因，電感繞線的每相鄰匝間
、層間等各個部位實際上分布了複雜的寄生電容和匝間結合漏磁造成的漏感，這些微小的電容和電感一起形成了一個非常複雜的LCR網絡
，當電感的一端受到強烈的階躍電壓激勵時，電感內部形成了複雜的高頻衰減諧振，其頻率一般會分布在十幾MHz~數百MHz的頻帶範圍，並具有一定的振蕩能量
，這是光伏逆變器EMI的另一個重要幹擾源。

 

weilexiaochuqiyingxiang，beidongdefangfashi


，budebuzaishurushuchulvbohuiluzhongcaiyongfeichangangguidegongmolvboqi，bingyouyugongmolvboqiyaodadaozugoudeganliang，congershiyongledaliangdetongraoxian，jinyibuzengjialechengben
，jiangdilexiaolv。

 

鑒於上述原因
，在設計光伏Boost電感、AC濾波電感、隔離型高頻功率反激變壓器時，優化電感的結構、減輕其高頻振蕩源，將是高性能光伏電感必不可缺的要求。

 

 

 

圖11（a）為目前廣為采用的C型非晶材料繞製的3 kW單Boost電感的額定功率時的典型工作電流波形。在Boost開通和關斷時

，電感電流出現了比較嚴重的高頻振蕩，其振蕩頻率成分也比較豐富，約在20~30 MHz寬帶上；Fig11（b）為采用數隻φ47的鐵矽鋁磁環繞製的3 kW單Boost電感的波形
，同樣圖中顯示出10 MHz左右的高頻衰減振蕩
；Fig11（C）則為采用了優化結構和相關設計工藝規範的Spike Blocker TM技術後，使用Hybrid Magnetics混合磁路設計的新型高效能電感的實測波形（這些測試均基於相同設備、相同輸入輸出電壓、功率
、工作頻率條件），由此可見，關注電感的EMC設計工藝規範具有十分重要的意義。

 

 

guangfunibianqizhongdediangan，wulunjiuqichengbenhexiaolvyingxianglaikan
，junzainibianqiyuanjianzhongzhanjuzhejuzuqingzhongdediwei
，dianganjishudejinbujiangjidadituidongguangfujishudefazhan。

 

congweinibianqidaofadianzhanguangfunibianqi，yigexianjindeguangfudiangansheji，yingdangshizaichongfenlijiehejieheguangfunibianqidianlugongzuoyuanlijitediandejichushang，chongfenfahuicailiaojiekeliangchanhuadegezhongcicailiaodeyoudian，ronghedangjindianlidianzilingyuyouguancijichengjihunheciludengjishu

，tongshihaixuguanzhudiancijianrongxiangjiangudexianjingongyihechanpinshejilinian。

 

電力電子技術發展的一個重要方向是通過新材料

、新元器件、電路拓撲技術、數字化技術
、仿真控製技術等的不斷發展，實現電力變換的高性能、低成本化。而表征這一進程的就是電源開關頻率的高頻化。因此
，電感元件的小電感量化應用趨向、高頻化
、大紋波時也能保持低損耗的技術，將成為推動這一進程的重要力量。

 

可以預見，隨著這些電感技術的發展
，1.5~50 kW中小功率光伏逆變器、250~500 kW的大型發電站集中式單機光伏係統，將以更高的性能
、更低的成本
，分別從20 kHz向50 kHz、從3~4 kHz向10 kHz以上頻率的切換的步伐會越來越快。