中心議題：

• 中小功率逆變電源的技術現狀
• 中小功率逆變電源存在問題分析

解決方案：

• 可靠性
• 轉換效率

中小功率逆變電源是戶用獨立交流光伏係統中重要的環節之一，其可靠性和效率對推廣光伏係統、有效用能、降低係統造價至關重要,因而各國的光伏專家們一直在努力開發適於戶用的逆變電源，以促使該行業更好更快地發展。

光伏係統用中小功率逆變電源的技術現狀

逆變電源按變換方式可分為工頻變換和高頻變換。工頻變換是利用分立器件或集成塊產生50Hz方波信號
，然後利用該信號去推動功率開關管，利用工頻升壓變壓器產生220V交流電。這種逆變電源結構簡單，工作可靠，但由於電路結構本身的缺陷
，不適合於帶感性負載
，如電冰箱、電風扇、水泵、日光燈等。另外，這種逆變電源由於采用了工頻變壓器
，因而體積大、笨重、價格高。目前主要用在大型太陽能光伏電站。

20世紀70年代初期，20kHzPWM型開關電源的應用在世界上引起了所謂“20kHz電源技術革命”。這(zhe)種(zhong)變(bian)換(huan)思(si)想(xiang)當(dang)時(shi)即(ji)被(bei)用(yong)在(zai)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)
，但(dan)由(you)於(yu)當(dang)時(shi)的(de)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)昂(ang)貴(gui)，且(qie)損(sun)耗(hao)大(da)，高(gao)頻(pin)高(gao)效(xiao)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)研(yan)究(jiu)一(yi)直(zhi)處(chu)於(yu)停(ting)滯(zhi)狀(zhuang)態(tai)。到(dao)了(le)80年代以後，隨著功率MOSFET工藝的日趨成熟及磁性材料質量的提高，高頻變換逆變電源才走向市場。

高頻變換逆變電源是通過高頻DC/DC變換技術，先將低壓直流變為高頻低壓交流
，經過脈衝變壓器升壓後再整流成高壓直流。由於在DC/DC變換中采用了PWM技術，因而在此可得到一穩定的直流電壓，利用該電壓可直接驅動交流節能燈
、白熾燈、彩電等負載。若對該高壓直流進行類正弦變換或正弦變換，即可得到220V
、50Hz類正弦波交流電或220V、50Hz正弦波交流電。

這種逆變器由於采用高頻變換（現多為20kHz～200kHz）
，因而體積小、zhongliangqing，zaiyouyucaiyongleercitiaokuanjierciwenyajishu，yinershuchudianyafeichangwending
，fuzainengliqiang

，xingnengjiagebigao，shimuqiankezaishengnengyuanfadianxitongzhongshouxuanchanpin。zaiguowaifadaguojiadezhongxiaojiaoliuguangfuxitongzhongdedaopubiandeshiyong，danzaiguonei
，youyujishufangmiandeyuanyinjishichangdehunluan
，yixienibiandianyuanchangjiayizhizaituiguanggongpinbianhuannibiandianyuan，youdeweilejiangdichengbenshenzhishiyongdiguiguigangpian，zheyangdenibiandianyuanchongchishichang，shidejiaoliuguangfuxitongdezonghechengbenshenggao，jianghuizuaijiaoliuguangfuxitongdetuiguang，zheduixingyedefazhanshihenbulide。

國內高頻變換中小功率逆變電源存在問題分析

1可靠性

目前，高頻變換中小功率逆變電源存在的問題主要是可靠性不高。我們多年的研究
，生產及使用說明：影響高頻變換中小功率逆變電源壽命的主要因素有電解電容器
、光電耦合器及磁性材料。

實踐證明：追(zhui)求(qiu)壽(shou)命(ming)的(de)延(yan)長(chang)要(yao)從(cong)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)著(zhe)手(shou)，而(er)不(bu)是(shi)依(yi)賴(lai)於(yu)使(shi)用(yong)方(fang)。降(jiang)低(di)器(qi)件(jian)的(de)結(jie)溫(wen)，減(jian)少(shao)器(qi)件(jian)的(de)電(dian)應(ying)力(li)
，降(jiang)低(di)運(yun)行(xing)電(dian)流(liu)及(ji)采(cai)用(yong)優(you)質(zhi)的(de)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)等(deng)措(cuo)施(shi)可(ke)大(da)大(da)提(ti)高(gao)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)。國(guo)內(nei)之(zhi)所(suo)以(yi)有(you)人(ren)對(dui)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)產(chan)生(sheng)懷(huai)疑(yi)，一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)一(yi)些(xie)廠(chang)家(jia)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)而(er)仍(reng)使(shi)用(yong)70年代研製的第一代磁性材料
，如TDK的H35
、FDK的H45等，由於這種磁性材料的飽和磁通密度及居裏溫度點較低，因而在功率較大時長時間使用極易出故障。我們使用80年代中後期研製的第三代磁性材料，如TDK的H7C4

、FDK的H63B和H45C
、西門子的N47和N67，不(bu)但(dan)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)提(ti)高(gao)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)，而(er)且(qie)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)可(ke)靠(kao)性(xing)。事(shi)實(shi)上(shang)，彩(cai)電(dian)及(ji)計(ji)算(suan)機(ji)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)也(ye)證(zheng)明(ming)了(le)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)方(fang)式(shi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。用(yong)戶(hu)的(de)長(chang)時(shi)間(jian)使(shi)用(yong)也(ye)證(zheng)明(ming)了(le)我(wo)們(men)目(mu)前(qian)生(sheng)產(chan)的(de)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)中(zhong)小(xiao)功(gong)率(lv)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)具(ju)有(you)高(gao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)效(xiao)率(lv)，完(wan)全(quan)可(ke)與(yu)MASTERVOLT等大公司的產品相媲美。

2效率

要提高逆變電源的效率，就必須減小其損耗。逆變電源中的損耗通常可分為兩類：導通損耗和開關損耗。導通損耗是由於器件具有一定的導通電阻Rds，因此當有電流流過時將會產生一定的功耗，損耗功率Pc由下式計算：Pc=I2×Rds。在zai器qi件jian開kai通tong和he關guan斷duan過guo程cheng中zhong，器qi件jian不bu僅jin流liu過guo較jiao大da的de電dian流liu，而er且qie還hai承cheng受shou較jiao高gao的de電dian壓ya，因yin此ci器qi件jian也ye將jiang產chan生sheng較jiao大da的de損sun耗hao，這zhe種zhong損sun耗hao稱cheng為wei開kai關guan損sun耗hao。開kai關guan損sun耗hao可ke分fen為wei開kai通tong損sun耗hao
、關斷損耗和電容放電損耗。
開通損耗:
Pon=(1/2)×Ip×Vp×ts×f;
關斷損耗:
Poff=1/2×Ip×Vp×ts×f;
電容放電損耗:
Pcd=（1/2）×Cds×Vc2×f;
總的開關損耗:
Pcf=Ip×Vp×ts×f＋(1/2)×Cds×Vc2×f。

式中：Ip為器件開關過程中流過的電流最大值；Vp為器件開關過程中承受的電壓最大值；ts為開通關斷時間
；f為工作頻率；Cds為功率MOSFET的漏源寄生電容。

現代電源理論指出：要減小上述這些損耗，就必須對功率開關管實施零電壓或零電流轉換，即采用諧振型變換結構。

光伏係統用中小功率逆變電源的發展展望

隨著諧振開關電源的發展
，諧振變換的思想也被用在逆變電源係統中
，即構成了諧振型高效逆變電源。該逆變電源是在DC/DC變換中采用了零電壓或零電流開關技術，因而開關損耗基本上可以消除
，即使當開關頻率超過1MHz以上後
，電源的效率也不會明顯降低。實驗證明：在工作頻率相同的情況下，諧振型變換的損耗可比非諧振型變換降低30％～40％。目前，諧振型電源的工作頻率可達500kHz到1MHz。

另外值得注意的是
，光伏係統用中小功率逆變電源的研究正朝著模塊化方向發展，即采用不同的模塊組合
，就可構成不同的電壓、波形變換係統。

毫hao無wu疑yi問wen
，光guang伏fu係xi統tong用yong中zhong小xiao功gong率lv逆ni變bian電dian源yuan會hui采cai用yong高gao頻pin變bian換huan電dian路lu結jie構gou。在zai一yi些xie技ji術shu細xi節jie上shang
，也ye會hui有you別bie於yu其qi它ta場chang合he使shi用yong的de逆ni變bian電dian源yuan
，如ru除chu了le追zhui求qiu高gao可ke靠kao、高效率外，還應針對光伏行業的特點，將控製、逆變有效地合二為一，即光伏逆變電源在設計上應具有過壓、欠壓
、短路、過熱、極性接反等保護功能。這樣做不但降低了係統的造價
，而且提高了係統的可靠性。

隨著光伏係統的不斷規範

，高頻變換中小功率逆變電源將會得到市場的逐步認可，它的使用將會促進光伏行業的良性發展。