正弦波逆變器和修正波逆變器的區(qū)別

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1、純正弦波逆變器和修正弦波逆變器的區(qū)別1.1逆變器功率器件的選擇???目前，國(guó)內(nèi)的光伏發(fā)電系統(tǒng)（PhotoVoltaicSys-tem，簡(jiǎn)稱PVS）主要是以直流系統(tǒng)為主，但最普遍的用電負(fù)載是交流負(fù)載，這使直流供電的光伏電源很難作為商品普及推廣。同時(shí)，由于太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電可以不要蓄電池，且維護(hù)簡(jiǎn)單，而節(jié)省投資是光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)。這些都必須采用交流供電方式，因此逆變器在PVS中的應(yīng)用也就越來(lái)越重要了。逆變器是將直流電變換為交流電的電力變換裝置，逆變技術(shù)在電力電子技術(shù)中已較為成熟。例如：UPS電源中的逆變器，變頻技術(shù)中的逆變技術(shù)、特種電源中的逆變技術(shù)和功率

2、調(diào)節(jié)器中的逆變技術(shù)等，這些都已經(jīng)以產(chǎn)品的形式推向市場(chǎng)，并受到社會(huì)的廣泛認(rèn)可。???在小容量、低壓PVS中，功率器件多使用金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）。因其在低壓時(shí)，具有較低的通態(tài)壓降和較高的開(kāi)關(guān)頻率，但隨MOSFET電壓的升高，其通態(tài)電阻增大。因此，在大容量、高壓PVS中，一般使用絕緣柵晶體管（IGBT）作為功率器件；在100kVA以上特大容量的PVS中，一般采用門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）作為功率器件。PVS中的逆變驅(qū)動(dòng)電路主要針對(duì)功率開(kāi)關(guān)管的門(mén)極驅(qū)動(dòng)。要得到好的PWM脈沖波形，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)很重要。近年來(lái)，隨著微電子及集成電路技術(shù)的發(fā)

3、展，陸續(xù)推出了許多多功能專用集成芯片，如：HIP4801,TLP520,IR2130,EXB841等，它們給應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便[1，2]。逆變電源中常用的控制電路主要是為驅(qū)動(dòng)電路提供要求的邏輯和波形，如PWM，SPWM控制信號(hào)等。目前，較常用的芯片有國(guó)外生產(chǎn)的8XC196，MP16，PIC16C73和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的TMS320F206，TMS320F240，SG3525等。???1.2PVS中逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖???在使用蓄電池儲(chǔ)能的太陽(yáng)能PVS中，蓄電池組的公稱電壓一般是12V，24V或48V，因此，逆變電路一般都需進(jìn)行升壓來(lái)滿足220V常用

4、交流負(fù)載的用電需求。逆變器可按升壓原理的不同分為工頻和高頻兩種逆變器，應(yīng)用中它們的性能差別很大。???(1)工頻逆變器???圖1示出采用工頻變壓器升壓的逆變電路。它首先把直流電逆變成工頻低壓交流電；再通過(guò)工頻變壓器升壓成220V，50Hz的交流電供負(fù)載使用。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各種保護(hù)功能均可在較低電壓下實(shí)現(xiàn)。因其逆變電源與負(fù)載之間存有工頻變壓器，故逆變器運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、過(guò)負(fù)荷能力和抗沖擊能力強(qiáng)，且能夠抑制波形中的高次諧波成分。然而，工頻變壓器也存在笨重和價(jià)格高的問(wèn)題，而且其效率也比較低。按目前水平制作的小型工頻逆變器，其額定負(fù)荷效率一般不超過(guò)90%，

5、同時(shí)因工頻變壓器在滿負(fù)荷和輕負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)鐵損基本不變，因而使其在輕負(fù)荷下運(yùn)行的空載損耗較大，效率也較低。???(2)高頻逆變器???圖2示出采用高頻變壓器升壓的逆變電路。它首先通過(guò)高頻DC/DC變換技術(shù)，將低壓直流電逆變?yōu)楦哳l低壓交流電；然后經(jīng)過(guò)高頻變壓器升壓后，再經(jīng)過(guò)高頻整流濾波電路整流成通常均在300V以上的高壓直流電；最后通過(guò)工頻逆變電路得到220V工頻交流電供負(fù)載使用。由于高頻逆變器采用的是體積小，重量輕的高頻磁芯材料，因而大大提高了電路的功率密度，從而使逆變電源的空載損耗很小，逆變效率得到提高。通常，用于中小型PVS中的高頻逆變器，其峰值轉(zhuǎn)換

6、效率能達(dá)90%以上。???比較兩種逆變器可知，高頻逆變器的體積小，重量輕，效率高，空載負(fù)荷低，但不能接滿負(fù)荷的感性負(fù)載，且過(guò)載能力差。???1.3PVS中逆變器輸出波形???(1)方波逆變器??????圖3a示出方波逆變器的輸出電壓波形。雖然方波逆變器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在效率較低，損耗多，諧波成分大，使用負(fù)載受限制等缺點(diǎn)。當(dāng)負(fù)載為大功率電機(jī)負(fù)載或帶有變壓器的用電器負(fù)載時(shí)，因其負(fù)載的飽和磁通都是按正弦波的上升速率設(shè)計(jì)的，而方波的上升速度過(guò)快，因而造成其鐵心飽和，負(fù)載會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)困難、鐵心過(guò)熱及發(fā)出噪聲等問(wèn)題。而且方波逆變器的效率遠(yuǎn)低于修正波

7、和正弦波逆變器的效率，一般不到60%。由于太陽(yáng)能PVS的發(fā)電成本較高，因此在太陽(yáng)能PVS電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)中，方波逆變器已經(jīng)很少應(yīng)用了。???(2)修正波逆變器??????圖3b示出修正波逆變器的輸出電壓波形。與方波相比，修正波的波形有明顯改善，而且高次諧波含量也減少了。傳統(tǒng)的修正波逆變器是通過(guò)對(duì)方波電壓進(jìn)行階梯迭加而產(chǎn)生的，這種方式存在控制電路復(fù)雜，迭加線路所用的功率開(kāi)關(guān)管較多，以及逆變器的體積和重量較大等諸多問(wèn)題。近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，已普遍采用PWM脈寬調(diào)制方式生成修正波輸出。目前，修正波逆變器已廣泛用于邊遠(yuǎn)地區(qū)的用戶系統(tǒng)，因?yàn)檫@些用

8、戶系統(tǒng)對(duì)用電質(zhì)量要求不是很高，而它能夠滿足大部分用電設(shè)備的需求，但它還是存在20%的諧波失真，