中小功率光伏用逆变电源的现状以及发展分析

北极星太阳能光伏网讯:逆变电源按变换方式可分为工频变换和高频变换。工频变换是利用分立器件或集成块产生50Hz方波信号，然后利用该信号去推动功率开关管，利用工频升压变压器产生220V交流电。这种逆变电源结构简单，工作可靠，但由于电路结构本身的缺陷，不适合于带感性负载，如电冰箱、电风扇、水泵、日光灯等。另外，这种逆变电源由于采用了工频变压器，因而体积大、笨重、价格高。目前主要用在大型太阳能光伏电站。

20世纪70年代初期，20kHzPWM型开关电源的应用在世界上引起了所谓“20kHz电源技术革命”。这种变换思想当时即被用在逆变电源系统中，但由于当时的功率器件昂贵，且损耗大，高频高效逆变电源的研究一直处于停滞状态。到了80年代以后，随着功率MOSFET工艺的日趋成熟及磁性材料质量的提高，高频变换逆变电源才走向市场。

高频变换逆变电源是通过高频DC/DC变换技术，先将低压直流变为高频低压交流，经过脉冲变压器升压后再整流成高压直流。由于在DC/DC变换中采用了 PWM技术，因而在此可得到一稳定的直流电压，利用该电压可直接驱动交流节能灯、白炽灯、彩电等负载。若对该高压直流进行类正弦变换或正弦变换，即可得到 220V、50Hz类正弦波交流电或220V、50Hz正弦波交流电。这种逆变器由于采用高频变换(现多为20kHz～200kHz)，因而体积小、重量轻，再由于采用了二次调宽及二次稳压技术，因而输出电压非常稳定，负载能力强，性能价格比高，是目前可再生能源发电系统中首选产品。在国外发达国家的中小交流光伏系统中得到普遍的使用，但在国内，由于技术方面的原因及市场的混乱，一些逆变电源厂家一直在推广工频变换逆变电源，有的为了降低成本甚至使用低硅硅钢片，这样的逆变电源充斥市场，使得交流光伏系统的综合成本升高，将会阻碍交流光伏系统的推广，这对行业的发展是很不利的。

国内高频变换中小功率逆变电源存在问题分析

1、可靠性

目前，高频变换中小功率逆变电源存在的问题主要是可靠性不高。我们多年的研究，生产及使用说明。影响高频变换中小功率逆变电源寿命的主要因素有电解电容器、光电耦合器及磁性材料。

2、效率

要提高逆变电源的效率，就必须减小其损耗。逆变电源中的损耗通常可分为两类：导通损耗和开关损耗。要减小这些损耗，就必须对功率开关管实施零电压或零电流转换，即采用谐振型变换结构。

光伏系统用中小功率逆变电源的发展展望

随着谐振开关电源的发展，谐振变换的思想也被用在逆变电源系统中，即构成了谐振型高效逆变电源。该逆变电源是在DC/DC变换中采用了零电压或零电流开关技术，因而开关损耗基本上可以消除，即使当开关频率超过1MHz以上后，电源的效率也不会明显降低。实验证明：在工作频率相同的情况下，谐振型变换的损耗可比非谐振型变换降低30%～40%。目前，谐振型电源的工作频率可达500kHz到1MHz。

另外值得注意的是，光伏系统用中小功率逆变电源的研究正朝着模块化方向发展，即采用不同的模块组合，就可构成不同的电压、波形变换系统。