逆变电源的发展与技术革新

刘海沧++黄亮++李庆凯

【摘 要】本文主要以电力电子器件的发展为角度，阐明逆变电源的发展历程，同时讲解逆变电源在光伏发电、风力发电等领域是如何被广泛利用的。最后，再根据与PWM软开发技术、多电平技术的融合，来具体的阐明换一下逆变电源的是怎样一步一步实现技术变革的。

【关键词】逆变电源 应用 技术革新

在现在的生产企业中，电源系统具有非常重要的作用，此系统质量的优劣，能够决定企业的生产效益，因此一定要引起相关工作者的重视。而在所有电源系统的性能方面，要数逆变电源最高，它诞生于上世纪的六十年代末，在问世以后，就占据了大部分的市场资源。与其他电源系统相比，逆变电源不但具有很强的稳定性，同时在质量方面也具有极强的优势，因此得到了很多企业的青睐，那么下面我们以逆变电源的发展历程为角度，来具体的讨论一下是如何对它进行技术革新的。

1 逆变电源的发展

电力电子器件的发展，推动了逆变电源的技术革新脚步。具体说来，一共分为三个阶段：

首代逆变电源的逆变器开关器件，选用的是晶闸管，因此又被叫做可控硅逆变电源，这种类型逆变电器的诞生，很好的代替了旋转型变流机组的地位，并在企业的生产过程中体现出了非常显著的作用。不过因为这代逆变电源并不具备自关断的功能，所以就只能通过加大换流电路来关断可控硅逆变电源。另外，换流电路的结构比较繁琐，而且体积也很大，还会发出很强的噪音，因此这些弊端，很大程度的影响了逆变电源的发展。

第二代逆变电源的逆变开关电器，考虑到上一代的弊端问题，因此选用了自关断器件。而进入到上世纪七十年代末以后，自关断器件得到大量的生产，这也因此大幅度的提升了逆变电源的质量，这也同时让其动态特性也得到了明显的加强。其中主要的产品有可关断晶闸管、电力晶体管等等。

第三代逆变电源则是在质量上取得了巨大的突破，其主要的原因在于利用了实时反馈控制技术。此项技术主要是根据第二代逆变电源中所存在的不足，所进行的具有针对性的改良，主要是让逆变电源增强了对非线性负载的适应能力。第三代逆变电源目前的发展势头良好，不过并不是特别的完善，仍需要进一步的发展。

2 应用

2.1 光伏发电

由于能源危机已经成为了一个无法回避的重要的问题，因此当今社会更加重视可持续发展战略。尤其是油气资源的进一步减少，和转变期过程当中对环境造成的破坏，让很多的国家意识到开发新能源的重要意义，而若想实现这个目标，关键在于如何对太阳能进行利用，并制定出实之有效的战略方案，而在此期间，光伏发电受到了很多的关注。太阳能是用不尽的，利用电池列阵，可以把太阳能转换成直流电，然后再利用逆变系统，转换成交流电，这样的话，就能够并入电网，从而让用户使用到电。而这就是光伏发电。

2.2 风力发电

风能对环境不会造成污染，而且还是再生资源，因此得到了很多国家的关注。而通常所说的风力发电，就是将风能转化为机械能，然后再将机械能转变为电能。而在运用期间，由于风力、风速 的关系，让交流电变的不是很稳定，因此很难并入电网，而这给风力发电的发展造成了十分不利的影响。不过若是采用逆变技术的话，那么就会得到极好的改善：首先要利用整流，让交流变的稳定一些，这样就会形成直流电；之后经过逆变，直流电就会变成交流電，并且还会具有稳定性，如此一来，就可以并入电网，并最终让用户得以使用到。

3 技术革新

3.1 PWM软开关技术

此项技术，主要是通过采取输出电压的脉宽的方式，把直流电压转变为幅值相等的交流脉冲电压，这样的话就可以很好的对交流脉冲电压进行控制。想要让PWM软开关技术完成控制任务的方法有很多种，比如用电压或者电流来对PWM进行控制等等。同时，该项技术还能够加强开关器件的工作效率，尤其是能够达到20kHz的开关频率，在效果上会体现的更加明显。

此项技术的基本想法是：在传统的PWM变换器上安装一个谐振网络，并且这个谐振网络必须要由功率开关构成。当开关进行转变的时候，谐振网络就开始工作，因为谐振过程并不会消耗太长的时间，所以不会让PWM技术受到影响。但有一点需要明确的是，因为谐振网络的关系，势必会对谐振造成一定的消耗，同时让电路也会受到干扰，这样就会使得PWM软开发技术在应用方面具有一定的局限性。不过由于PWM软开发技术是目前完成电力电子高频化的最有效方式，因此该项技术一定会很好的加强逆变器的性能。

3.2 多电平技术

尽管PWM技术非常的重要，但是对谐振具有很大的消耗，这是该项技术的一个非常明显的弊端。在这种情况下，相关研究人员变研发出了多点平逆变技术，而且已经慢慢的变成了电力领域发展的主流。而此项技术的主要目标在于，让电路的拓扑结构得以改变，从而确保逆变开关能够在低频的环境下工作，这样的话，就可以很好的降低开关应力，并最终得以让逆变器的输出效果得到明显的提升。

3.3 并联技术

若想加强电源系统的稳定性，就一定要采用并联技术。而此项技术在得到推广以后，就取得了迅速的发展。它在改变系统工作效率方面取得了非常显著的效果。根据电网能量转换的特性来看，主要的拓扑结构包括独立以及交互式并联系统、独立直流电源和共同直流电源并联系统及电压源。此外，若想保证每个逆变器的电压幅值能够保持在正常的范围以内，并让频率之间维持同步，那么最好采取集中、分散、主从以及无互连线分散的电流控制方式。

4 结语

由于科技的进步，让电源技术得到了很大程度的发展，种类也逐渐的增多了起来，因此这也让逆变电源得到了极为广泛的运用。而逆变电源一共经历了三个阶段的发展历史，取得了非常显著的效果，目前，已经进入到了技术革新的阶段，并且在PWM软开关技术、多电平技术以及并联技术等方面的发展上都取得了很好的效果。因此，在今后的工作中，相关工作者更是要积极努力，开创崭新的技术革新工作，从而让我国的逆变电源的发展水平迈向一个新的高度。

参考文献：

[1]孙立军.逆变电源的发展与技术革新[J].农业科技与装备，2012，09：56-58.

[2]李瑞荣.PWM逆变器谐波分析及特定消谐法研究[D].太原科技大学，2015.

[3]赵飞.浅谈太阳能光伏系统中的逆变器（DC/AC）设计理念[J].山东工业技术，2015，22：69.

[4]HOANGTHITHUGIANG.并网逆变器并联运行方法研究[D].华南理工大学，2016.