电源变换数字化技术的研究

研 究方 向。
关 键词 ： 电源 变换 ；数 字化 ； 电气 工程 ；太 阳能应 用
中图分类号：Ｔ １ Ｍ９
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ —５ ６（０ ８－００ ０ ０ ０９ １０２ ０） ０ ２ － ３
１ 电 源 变 换 技 术 及 其 逆变 器
电源 变 换 包 括 两 个 技 术 方 向 ：一 是交 流 电源 转 换 为 直 流 电源 的技 术 ；二 是 直 流 电 源转 换 为交 流 电源 的技 术 ， 其 变 换装 置 被称 为 逆 变 器 。 由于 交流 电 源 的 各 种优 点 ，使 它 成 为 绝 大 多 数 用 电 设 备 的 统 一 用 电形 式 。 因此 ， 电 源 变 换 技 术 主要 是 指 将 直 流 电 源 转 换 为 交 流 电源 的 逆 变 技 术 ，使 各 种 不 同形 式 的 电能 适 应 于 要 求 使 用 统 一 电源 电压 的 各 种 用 电 设 备 ， 以及 用 于 并 网 传 输 与 灵 活 分 配 电源 。随 着 能 源 需 求 的增 加 和 太 阳能 的利 用 ，逆 变 技 术 及 其 逆 变 器 也 越 来 越 变 得 举 足 轻 重 。基 于 这 一 点 ，对 变 换 器 及 逆 变 技 术 的基 本 要 求 有 ：在 供 电 的 同时 ，能 改 善 和
转换效率 高 、易于维护且价格低廉 ，为绝 大逆变器 以中大功率（ｋ Ａ 以上） Ｐ ５Ｖ 为主 ， 变器始终处于工作状态 ， 逆 与用 电设备 同时运行 ， 在 供 电状态 下的主要功能是稳 压和防止 电压 波动和干扰 ，避 免负载遭到长期 低品质 电力 的侵害 ，一旦 市电 中断 ， 逆变 器会利用 机 内蓄 电池所 提供的 电能来维 持负载 的正 常运 转 ，供 电转换 时间为零 ，真正实现 了不 间断供电 。 该类逆变器 供电质量高 ，但 价格 昂贵 。在线互 动式逆变器 以网络使用为 主 ，它结合 了离线式效率 高和在线式供
２ １太 阳 光 伏 发 电站 用逆 变 器 的 特 点 ． 太 阳光 伏 电站 用 逆 变器 ，已成 为 电 源 和 电力 电 子行 业 的一 个 热 门研 究课 题 。 太 阳 光 伏 电站 用 逆 变 器 有 三 个
不 同 于其 他 逆 变 器 的特 点 。
一
是 效 率 高 ：现 在 常 用 的太 阳电 池矩 阵 的光 电转 换 效 率 ＜ ５ ， 常低 ，如果 逆 变 器 效 率 低 ，将 太 阳 电池 好 １％ 非
由 于 大 多 数 并 网型 太 阳光 发 电站 用 于 家 庭 ，要 求 逆 变 器 的 电磁 干 扰 小 ，不 影 响 人 的生 活 环 境 ，也 不 妨 碍 其 他 家
用电器的正常：作。 Ｉ
收稿 日期 ：２０ ． ８ ０ ８２ １ 作 者 简介 ：陶 桓 齐 （１５ ．，男 ，副 教 授 ，研 究 方 向 ：智 能检 测 与 信 号 处 理 ９７ ）
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第４ 期
２２不 问 断 电源 ＵＰ ． Ｓ用 逆 变 器 特 点
陶桓齐 ：电源变换数 字化技术 的研究
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２ １
离线 式 Ｕ Ｓ 中的 逆 变 器 ，以小 功 率 （ ｋ Ａ 以下 ）为 主 ，主要 对 市 电 进 行 滤 波 、稳 压 调 整 ， 以便 向负 载 提 Ｐ ５Ｖ
供更 为 稳 定 的 电压 ， 同 时通 过 充 电器 把 电 能 转 变 为 化 学 能 储 存 在 蓄 电池 内 ，一 旦 电力 中 断 、电 网 电 压 或 电 网频
率超 出逆 变 器 的输 入 范 围 ，可 在 极 短 的时 间 内 （ ｍｓ开 启 自身 的储 备 电 源 ， 向负 载 供 电 ，此 类 逆 变 器 的特 点 是 几 ）
不 容 易 转 换 来 的 电 能损 耗 掉 ，十 分可 惜 ，因 此 ，要 求 逆变 器 效 率 高 。 否 则 的话 势 必要 增 加 矩 阵 中太 阳 电池 组 件
的 数 量 ，增 大矩 阵所 占 的面 积 ，从 而 大 大增 加 了太 阳光 伏 电站 的 设 备 投 资 和 土 建 费用 。所 以 ，一 般 要 求 １ ｋ Ａ ０Ｖ
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第２卷 第 ４ １ 期
２０ ０ ８年 ４月
武 汉 科 技 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＵＨＡＮ ＯＦ Ｗ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＩ Ｉ ＯＦ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
、ｏ ． １ＮＯ４ ，１ ． ２ Ａｐ ． ０ ｒ ２ ０８
电源变换数 字化技术 的研究
陶 桓 齐
（ 武汉 科技 学 院 电子信 息工 程学 院 ，湖北 武汉 ４ ０７ ） ３０ ３
摘
要 ：本 文介 绍 了电源 变换技 术 的基 本 内容和 发展 ，论 述 了 电源 逆变器 的现 状。 详细分 析 电源变换
数 字化技 术研 究的现 卖意 义和 应用前 景。 为 电气工 程学科 的发 展和 太 阳能技 术 的推 广应用 ，探 索新 的
提高 电网的功率 因数 ；改善和提高抗 电磁干扰的能力 ，减少谐波 的污染 ；降低变换损耗 ，提高利用效率 （ 即高 效率 ） ；降低制造成本 ，减少体积和重量 ；提高稳 定性 和可靠性 。
２ 逆 变 器 的现 状
随 着 科 技 的 发 展 和能 量 需 求 的不 断 增 加 ，近 年 来 电源 变 换技 术 也得 到 了快 速 的发 展 。下 面 对 逆 变 器 的 应 用 现 状 作 简 要 的介 绍 。
以下 的逆 变器 效 率 要 ＞ ０ ，１ｋ Ａ 以上 的逆 变 器效 率要 ＞ ５ 。二 是 波 形 畸变 小 而 功 率 因数 高 ：并 网型 太 阳光 ９％ ＯＶ ９％
发 电站输出要与外 电网相联 ，逆变器输 出波形必须与外电网相一致 。要求波形 畸变＜ ％ ，高次谐波含量＜ ％ ， ５ ３ 功率 因数接近 １ 。独立型太阳光发电站用逆 变器 的波形 畸变可 以大一些 （ １ ％ ） ＜ ０ ，但是 ，为 了降低输 电线路损 耗 ，也希望波形接近正 弦波 ，功率 因数接近 １ 减 少无功 功率损耗 。 是使用条件高 ： 求大多数独立型太 阳光 ， 要 发 电站用 于偏远 山区和海 岛，要求逆变器能承受 比较恶劣的使用条件 ，同时保证能在少量维护条件下长期工作 。