正弦波逆变电源的研究现状与发展趋势

图ｌ所示为典型的交流输入、输出隔 离型逆变电源主电路的基本构成。从图
中可以看出。逆变电源巾的能量转换过 程是：输入的工频交流电经过整流电路 成为直流电，直流电通过逆变电路变为 交流信号ＳＰＷＭ波，其基波频率是逆变 电源的输出频率，该信号经输出变压器 隔离。再由ＬＣ滤波器滤成正弦波。这一 能量转换、传递的过程通常表示为ＡＣ－ ＤＣ—ＡＣ。直流输入、输出隔离型的逆变电 源结构与图１基本相同，只是不再需要 输入端的整流电路，能量转换传递的过 程可表示为ＤＣ—ＡＣ。在逆变电源巾，逆 变器及其控制是逆变电源的核心。
产
经
现代电力电子技术的迅猛发展，使逆变电源广泛应用于各个领域，同时对逆变电源输出电 压波形质量提出了越来越高的要求。逆变电源输出波形质量包括稳态精度高、动态性能好以及 负载适应性强。这种结构简单动静态性能优良和负载适应性强的逆变电源，一直是研究者在逆 变电源方面追求的目标。
正弦波逆变电源的 研究现状与发展趋势
乏发展现状一ｊ
逆变电源的发展是和电力电子器件
的发展联系
在一起的，
器件的发展
带动着逆变
电源的发
展。逆变电
源出现于电
图１ 典型的逆变电源主电路
２。。８年第１１期电’技术Ｉ ５
万方数据
产
经
力电子技术飞速发展的２０世纪６０年代， 到日前为止，它已经历了三个发展阶 段。
第一代逆变电源是采用品闸管（ＳＣＲ） 作为逆变器的开关器件，称为可控硅逆 变电源。可控硅逆变电源的出现虽然ｎ『 以取代旋转刑变流机组，但由于ＳＣＲ足 一种没有白关断能力的器件，因此必须 增加换流电路来强迫父断ＳＣＲ，但换流 电路复杂、噪声大、体积大、效率低等 原冈卸限制ｒ逆变电源的进一步发展。
【８】谢需，蔡昆，胜晓松等·４００Ｈｚ‘和频肇棚逆变电压源逆变器的输出：
的限制，于是逆变电源输出波形正弦度 仍不是很理想。虽然在控制方法ｔ已经
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大唐安徽祁东２×６００ＭＷ燃煤空冷机组通过初可研审查
第■代逆变电源采用了实时反馈控 制技术，使逆变电源的性能得到提高。 实时反馈控制技术是针对第二代逆变电 源对｛Ｆ线性负载的适应惟不强及动念特 性小好的缺点提出来的，它是近Ｉ‘年来 发展起来的新型电源控制技术，目前仍 在不断地完善和发展之Ｉｆｌ，实时反馈控 制技术的采用使逆变电源的性能有。ｒ质 的乜跃。实时反馈控制技术多种多样，主 要有以下几种【５‘９；①薰复控制；②谐波 补偿控制；③无差拍控制；④单一的电 压瞬时值控制；⑤带电流内环的电压瞬 时值反馈控制。其巾以第五种控制方法 冈实现方便，逆变电源动态性能优越和 对负载的适应性强等优点而被广泛采用。
！结论 ’：
图２单一的电压有效值反馈控制方法示意图
早些时候人们一直用旋转型变流机 组产生交流电，旋转犁变流机组它是南 同轴联接的原动机和发电机组成的，其
６ Ｉ电’技肃２００８年第１１期
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产
经
中原动机．－ｆ以是油机，也．－７以是电动机， 趋于成熟，但有些控制方法实现起来仍
输出交流电压是发电机发出的。但旋转 很困难。冈此，对逆变电源技术进行深
型变流机组存在噪声大、输出电压的动 人地研究有很大的现实意义。
态特性差、机械损耗和电能损耗较大、效 率较低、设备庞大笨重、操作不够灵活 等诸多弊病。于是人们一直寻求新型产 生交流电的装置。逆变电源也是一种产
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：隧安交通大学博ｆ：论义。２００３．
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ｆ５１李爱文，张承惫·现代逆技术及其应羽ｆＭｌ．北京：科学出版社，２０００．：
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万方数据
２００８年第１１期电鼍技玳Ｉ ７
大唐安徽祁东发电厂位于安徽宿州市．筹建工作于２００６ 年开始启动，《初步可行性报告》南安徽电力设计院编制，安 徽省发改委正式批文，委托华东电网公司对项目组织现场踏 勘和初可预审。该厂拟建机组为４台６０万ｋＷ超临界卒冷燃煤 机组，一期工程建设２台６０万ｋＷ．总投资约４５亿元人比币， 是安徽省及华东地Ⅸ第一个采用李冷发电技术的电厂，比常
第二代逆变电源是采用［ｊ火断器件 作为逆变器的开关器件。白２０世纪７０年 代后期，各种［Ｊ火断器件相运而乍，它们 包括可火断ｄＩＩＩ闸管（ＧＴＯ）、电力晶体管 （ＧＴＲ）、功率场效应品体管（ＭＯＳＦＥＴ）、 绝缘栅双极型品体管（ＩＧＢＴ）等。白天 断器件在逆变器巾的应用大大提高了逆 变电源的一陆能，逆变器采川ｆ１夫断器件 的好处是：①简化了主电路。巾丁白天 断器件不需要换流电路，冈而主电路得 以简化、成本降低、可靠性提高；②提 高了性能。由于白天断器件的使用，使 得开关频率得以提高，从而使逆变桥输 出电压巾低次谐波含量大大降低，冈而 使输Ｉ叶Ｊ滤波器的尺寸得以减小，逆变电 源的动态特性及对非线性负载的适应性 也得以提高。在白天断器件半ｔｆｌ，ＩＧＢＴ 以其开关频率高、通念压降小、驱动功 率小、模块的电压电流等级高等优点已 成为ＬｆＩ小功率逆变器的首选器件。ＩＧＢＴ 逆变电源已成为巾小型逆变电源的主流。
第：代逆变电源在控制上普遍采用 带输出电压有效值或平均值反馈的 ＳＰＷＭ控制技术。图２是第二代逆变电
源典型控制方法示意图，输出电压有效 值或平均值反馈控制使逆变电源输出电 压幅值稳念无差。
第。一代逆变电源所采用的控制方法 具有结构简单、容易实现的优点，但南 于它所采用的ＳＰＷＭ控制技术只注霞如 何通过恰当设汁开关模式来实现逆变器 输出频潜的优化，没有考虑信号传输过 程ＩｆＩ井芙点的变化及负载的影响，所以 存在以下缺点：①对非线性负载的适应 性不强。当逆变电源输ｍ带非线性负载 时，负载电流巾的低次谐波电流将流过 电源的内阻。引起输出电压波形畸变； ②死Ⅸ时阳ｌ的存在将使ＳＰＷＭ波中含有 不易滤掉的低次睹波，使输出电压波形 发乍畸变；③动态特性小好。负载突变 时输出电压调整Ｒ，－Ｊｌｂ】长。之所以出现这 种情况，足冈为系统巾仪存在电爪平均 值或有效ｆｆｆ反馈，而没有瞬时值反馈； ④给定电压与输ｍ电压之Ｉ’ＨＪ的相位差受 负载影响较大。在ｉ相电源巾，ｉ相输 出之Ｉ＇日Ｊ的相差不易满足１２０。要求。
逐渐取代旋转型变流机组。目ｌｊ｛『，逆变 ： 【７ｌ蔡昆．李耀华．雕晓松等．高性能单相电压源逆变嚣的输出控制【Ｊ】．ｉ
电源技术的核心部分是逆变器和其控制 ≥电王技本学掇，２００５，２０（１）：１０４＿１０７－
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电路，但它的开关频率和功率仍受一定！控制喾产蔫篇气裂＃‘誉警淼庋２０馈０６拧，看篓≥翟嚣掩制技ｉ 部分，虽然自关断器件的产生简化了主 ：
１０月３０一３１日，大唐安徽祁东发电厂２台６０万ｋＷ燃煤 率冷机组初步可行性研究报告审查会在合肥召开。报告顺利 通过审查，标志着该项上程取得实质性进展。这是安徽分公司 继淮北发电厂虎山工程之后。在皖北计划实施的又一个坑口 电站项目。
审查会由华东电网咨询公司萤事长叶肇基主持。华东电 网公司、大唐安徽分公司以及安徽省发改委、宿州市委等有关 领导、专家及代表８０多人参加了评审会。
专家和部分代表在通过文地踏勘并听取报告介绍后，分 成电力系统、厂址、外部条件、技经４个组进行了讨论。终过 论证，审查会认为，此项目具有罹著的节能效益和有效改善地 厌环境质量效益，工程建设不仪符合国家的能源政策和产业 政策．可满足华东电网和皖北地Ⅸ电力负荷增｝∈的需要，有利 于促进当地的经济发展，初叮研报告皋本予以通过。
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［２１卢家林，苏彦跳．一种额型的大功率高性能逆变电源挎制方案【Ｊ】．：
：，电上电能额技术，２００２，２ｌ（１）：１５－１８．
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； １３ｊ瀣力华，苏彦强：燕弦波逆变电源的数字控制技术ｆ’】·电力电子技ｉ
；零一０【４０１１’３卢５（家６）林：５２：－ｌＧ６０Ｂ．Ｔ应用共性与火容曩高性能逆变电潦的研究ｆ。１．澄安：｛
参考文献
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：讳黑周志敏·逆变电源实用技术’设诗与应用‘Ｍ１·３。京：巾函电力出版：
生交流电的装置，它具有以下优点：① 变频，逆变电源能将市电转换为用户所 需频率的交流电；②变相，逆变电源能 将单相交流电转换为ｉ相交流电，也能 将三相交流电转换为单相交流电；③逆 变电源能将直流电转换为交流电；（蓟逆 变电源能将低质量的市电转换为高质鼍 的稳压稳频的交流电。于是逆变电源将
规电厂节水７５％以上，对富煤缺水的皖北地Ⅸ意义重大。 安徽分公司总工程师邢昌宏在会上代表业主发青时表示，
中国大唐集团公司存安徽的所属企业均为老电厂，面对容量 小、人员多、负担重等突出问题，分公司始终把发展作为第一 要务，坚决贯彻安徽省政府提出的“面向华东电力市场、大力 发展电力事业”的方针，抢抓机遇、谋求发展，力求为老厂提 供新的乍存和发展窄间。他还表示要将此次审查会专家、代表 们的建议贯彻到今后的工作中去，力争打造全优上程。
■ 华中科技大学电气与电子工程学院魏伟
逆变电源是一种采用电力电子技术 进行电能变换的装置，它从交流或直流 输入获得稳压恒频的交流输出。逆变电 源技术是一门综合性的争业技术，它横 跨电力、电子、微处理器及自动控制等 多学科领域，是目前电力电子产业和科 研的热点之一。逆变电源广泛应用于航 空、航海、电力、铁路交通、邮电通信 等诸多源自文库域…。
基本概念及工作原理墨
逆变电源是一种交流输出电源，按 照输出电压的相数分类，逆变电源可分 为单丰Ｈ逆变电源和ｉ相逆变电源。ｉ相 逆变电源按照输出有无中线义可分ｊ相 四线制逆变电源和ｉ相ｉ线制逆变电源。 按照逆变电源的额定输出功率来分类， 逆变电源可分为小容量逆变电源（０．５～ １０ｋＶＡ）、巾等容量逆变电源（１０～５０ｋＶＡ） 及大容量逆变电源（５０ｋＶＡ以上］Ｉ¨Ｊ。