中心議題：

• 中小功率逆變電源的技術現狀
• 中小功率逆變電源存在問題分析

解決方案：

• 可靠性
• 轉換效率

中小功率逆變電源是戶用獨立交流光伏係統中重要的環節之一

，其可靠性和效率對推廣光伏係統
、有效用能
、降低係統造價至關重要,因而各國的光伏專家們一直在努力開發適於戶用的逆變電源，以促使該行業更好更快地發展。

光伏係統用中小功率逆變電源的技術現狀

逆變電源按變換方式可分為工頻變換和高頻變換。工頻變換是利用分立器件或集成塊產生50Hz方波信號，然後利用該信號去推動功率開關管，利用工頻升壓變壓器產生220V交流電。這種逆變電源結構簡單
，工作可靠，但由於電路結構本身的缺陷，不適合於帶感性負載


，如電冰箱、電風扇
、水泵、日光燈等。另外，這種逆變電源由於采用了工頻變壓器，因而體積大、笨重、價格高。目前主要用在大型太陽能光伏電站。

20世紀70年代初期，20kHzPWM型開關電源的應用在世界上引起了所謂“20kHz電源技術革命”。這(zhe)種(zhong)變(bian)換(huan)思(si)想(xiang)當(dang)時(shi)即(ji)被(bei)用(yong)在(zai)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)，但(dan)由(you)於(yu)當(dang)時(shi)的(de)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)昂(ang)貴(gui)，且(qie)損(sun)耗(hao)大(da)，高(gao)頻(pin)高(gao)效(xiao)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)研(yan)究(jiu)一(yi)直(zhi)處(chu)於(yu)停(ting)滯(zhi)狀(zhuang)態(tai)。到(dao)了(le)80年代以後，隨著功率MOSFET工藝的日趨成熟及磁性材料質量的提高，高頻變換逆變電源才走向市場。

高頻變換逆變電源是通過高頻DC/DC變換技術，先將低壓直流變為高頻低壓交流
，經過脈衝變壓器升壓後再整流成高壓直流。由於在DC/DC變換中采用了PWM技術，因而在此可得到一穩定的直流電壓
，利用該電壓可直接驅動交流節能燈
、白熾燈、彩電等負載。若對該高壓直流進行類正弦變換或正弦變換，即可得到220V、50Hz類正弦波交流電或220V、50Hz正弦波交流電。

這種逆變器由於采用高頻變換（現多為20kHz～200kHz），因而體積小、重(zhong)量(liang)輕(qing)
，再(zai)由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)二(er)次(ci)調(tiao)寬(kuan)及(ji)二(er)次(ci)穩(wen)壓(ya)技(ji)術(shu)
，因(yin)而(er)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)非(fei)常(chang)穩(wen)定(ding)，負(fu)載(zai)能(neng)力(li)強(qiang)，性(xing)能(neng)價(jia)格(ge)比(bi)高(gao)，是(shi)目(mu)前(qian)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)首(shou)選(xuan)產(chan)品(pin)。在(zai)國(guo)外(wai)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)的(de)中(zhong)小(xiao)交(jiao)流(liu)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)中(zhong)得(de)到(dao)普(pu)遍(bian)的(de)使(shi)用(yong)
，但(dan)在(zai)國(guo)內(nei)，由(you)於(yu)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)的(de)原(yuan)因(yin)及(ji)市(shi)場(chang)的(de)混(hun)亂(luan)
，一(yi)些(xie)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)廠(chang)家(jia)一(yi)直(zhi)在(zai)推(tui)廣(guang)工(gong)頻(pin)變(bian)換(huan)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)，有(you)的(de)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)甚(shen)至(zhi)使(shi)用(yong)低(di)矽(gui)矽(gui)鋼(gang)片(pian)
，這(zhe)樣(yang)的(de)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)充(chong)斥(chi)市(shi)場(chang)，使(shi)得(de)交(jiao)流(liu)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)的(de)綜(zong)合(he)成(cheng)本(ben)升(sheng)高(gao)，將(jiang)會(hui)阻(zu)礙(ai)交(jiao)流(liu)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)的(de)推(tui)廣(guang)，這(zhe)對(dui)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)是(shi)很(hen)不(bu)利(li)的(de)。

國內高頻變換中小功率逆變電源存在問題分析

1可靠性

目前，高頻變換中小功率逆變電源存在的問題主要是可靠性不高。我們多年的研究
，生產及使用說明：影響高頻變換中小功率逆變電源壽命的主要因素有電解電容器
、光電耦合器及磁性材料。

實踐證明：追(zhui)求(qiu)壽(shou)命(ming)的(de)延(yan)長(chang)要(yao)從(cong)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)著(zhe)手(shou)，而(er)不(bu)是(shi)依(yi)賴(lai)於(yu)使(shi)用(yong)方(fang)。降(jiang)低(di)器(qi)件(jian)的(de)結(jie)溫(wen)，減(jian)少(shao)器(qi)件(jian)的(de)電(dian)應(ying)力(li)，降(jiang)低(di)運(yun)行(xing)電(dian)流(liu)及(ji)采(cai)用(yong)優(you)質(zhi)的(de)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)等(deng)措(cuo)施(shi)可(ke)大(da)大(da)提(ti)高(gao)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)。國(guo)內(nei)之(zhi)所(suo)以(yi)有(you)人(ren)對(dui)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)產(chan)生(sheng)懷(huai)疑(yi)，一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)一(yi)些(xie)廠(chang)家(jia)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)而(er)仍(reng)使(shi)用(yong)70年代研製的第一代磁性材料，如TDK的H35、FDK的H45等，由於這種磁性材料的飽和磁通密度及居裏溫度點較低，因而在功率較大時長時間使用極易出故障。我們使用80年代中後期研製的第三代磁性材料

，如TDK的H7C4、FDK的H63B和H45C、西門子的N47和N67，不(bu)但(dan)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)提(ti)高(gao)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)，而(er)且(qie)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)可(ke)靠(kao)性(xing)。事(shi)實(shi)上(shang)，彩(cai)電(dian)及(ji)計(ji)算(suan)機(ji)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)也(ye)證(zheng)明(ming)了(le)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)方(fang)式(shi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。用(yong)戶(hu)的(de)長(chang)時(shi)間(jian)使(shi)用(yong)也(ye)證(zheng)明(ming)了(le)我(wo)們(men)目(mu)前(qian)生(sheng)產(chan)的(de)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)中(zhong)小(xiao)功(gong)率(lv)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)具(ju)有(you)高(gao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)效(xiao)率(lv)
，完(wan)全(quan)可(ke)與(yu)MASTERVOLT等大公司的產品相媲美。

2效率

要提高逆變電源的效率，就必須減小其損耗。逆變電源中的損耗通常可分為兩類：導通損耗和開關損耗。導通損耗是由於器件具有一定的導通電阻Rds，因此當有電流流過時將會產生一定的功耗，損耗功率Pc由下式計算：Pc=I2×Rds。zaiqijiankaitongheguanduanguochengzhong
，qijianbujinliuguojiaodadedianliu，erqiehaichengshoujiaogaodedianya，yinciqijianyejiangchanshengjiaodadesunhao
，zhezhongsunhaochengweikaiguansunhao。kaiguansunhaokefenweikaitongsunhao、關斷損耗和電容放電損耗。
開通損耗:
Pon=(1/2)×Ip×Vp×ts×f;
關斷損耗:
Poff=1/2×Ip×Vp×ts×f;
電容放電損耗:
Pcd=（1/2）×Cds×Vc2×f;
總的開關損耗:
Pcf=Ip×Vp×ts×f＋(1/2)×Cds×Vc2×f。

式中：Ip為器件開關過程中流過的電流最大值
；Vp為器件開關過程中承受的電壓最大值；ts為開通關斷時間；f為工作頻率；Cds為功率MOSFET的漏源寄生電容。

現代電源理論指出：要減小上述這些損耗
，就必須對功率開關管實施零電壓或零電流轉換
，即采用諧振型變換結構。

光伏係統用中小功率逆變電源的發展展望

隨著諧振開關電源的發展
，諧振變換的思想也被用在逆變電源係統中，即構成了諧振型高效逆變電源。該逆變電源是在DC/DC變換中采用了零電壓或零電流開關技術
，因而開關損耗基本上可以消除，即使當開關頻率超過1MHz以上後，電源的效率也不會明顯降低。實驗證明：在工作頻率相同的情況下，諧振型變換的損耗可比非諧振型變換降低30％～40％。目前，諧振型電源的工作頻率可達500kHz到1MHz。

另外值得注意的是

，光伏係統用中小功率逆變電源的研究正朝著模塊化方向發展
，即采用不同的模塊組合，就可構成不同的電壓、波形變換係統。

毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)

，光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)用(yong)中(zhong)小(xiao)功(gong)率(lv)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)會(hui)采(cai)用(yong)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)。在(zai)一(yi)些(xie)技(ji)術(shu)細(xi)節(jie)上(shang)
，也(ye)會(hui)有(you)別(bie)於(yu)其(qi)它(ta)場(chang)合(he)使(shi)用(yong)的(de)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)
，如(ru)除(chu)了(le)追(zhui)求(qiu)高(gao)可(ke)靠(kao)、高效率外，還應針對光伏行業的特點，將控製、逆變有效地合二為一
，即光伏逆變電源在設計上應具有過壓、欠壓、短路
、過熱、極性接反等保護功能。這樣做不但降低了係統的造價，而且提高了係統的可靠性。

隨著光伏係統的不斷規範，高頻變換中小功率逆變電源將會得到市場的逐步認可，它的使用將會促進光伏行業的良性發展。