論文：探討逆變技術在電力中的應用情況

　　[摘要]本文主要對逆變類電力電子成套裝置中的DC-AC逆變器進行研究。回顧了電力電子技術的發展狀況，分析了逆變技術在電力中的應用，以及電力半導體器件的發展對電力電子成套裝置更新換代的影響，重點研究了DC-AC主電路拓撲結構。分別對低頻逆變器、高頻逆變器的電路拓撲結構、原理進行描述，在說明其優點的同時又指出存在的不足，認為高頻逆變器必將取代低頻逆變器而有更好的應用前景。

　　[關鍵詞]電力電子技術；逆變器；拓撲結構；軟開關；控制

　　前言

　　隨著科學技術的發展，電力電子技術又與現代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術等許多領域密切相關。隨著電力半導體器件的發展，DC-AC逆變技術廣泛的應用于航空、航天、航海等重要領域，特別是隨著石油、天然氣等主要能源日益緊張，新能源的開發和利用越來越受到人們的重視。因為DC-AC逆變器可以實現將蓄電池、太陽能和燃料電池等其他新能源轉化為交流能源，這對將直流轉變為交流的逆變技術更是起著至關重要的作用。電力半導體器件的發展對電力電子技術的發展有著極為重要的作用，因此，電力電子技術的發展史是以電力半導體器件的發展為基礎和主線的。

　　1、電力電子技術簡介

　　電力電子技術是一種高新技術，它是利用電力半導體器件對電力的電壓、電流、頻率、相位、相數等進行變換和控制的.技術。是以電力為對象，以微電子技術、自動控制技術為手段，研究電力在產生、輸送、分配、變換、應用等過程中進行電力再加工的技術。

　　1、1電力電子技術與綠色能源

　　電力電子技術是高效節能技術，電動機調速節能和照明燈節能是兩大節能重點。發展并推廣應用電動汽車（綠色汽車），是改善大氣環境的重要手段。利用風能、太陽能、潮汐能、地熱能等綠色能源發電，可避免火力發電導致的嚴重污染。將電網交流電能變成直流電能儲存，然后將直流電能逆變成交流電能供負載使用，均與電力電子技術密切相關。電力電子技術提供了各種有源功率因數校正和有源濾波裝置、動態無功補償裝置等，在電網環境和電磁環境保護方面起到相當大的作用。

　　隨著信息電子技術、微型電子計算機、超大規模集成電路以及計算機輔助設計的廣泛應用，電力電子技術如虎添翼，得到了蓬勃的發展。目前，電力電子技術已成為工業化國家經濟領域中不可缺少的基礎技術和重要手段。由于環境、能源、社會高效化等要求，電力電子成套裝置正向著以下幾個方面發展：

　　⑴高性能化：電力電子成套裝置的高性能化內容十分廣泛。對于大容量裝置，采用多重化和多機并聯；降低裝置自身損耗；實現高效率化；采用損耗――功率密度考核裝置效率；裝置實現自動調諧或自動化、遙控和遠控。

　　⑵標準化：電力電子成套裝置的備品、備件將系列化、標準化。超大功率集成電路將簡化成套裝置的工作量。

　　⑶智能化：二十一世紀將誕生全智能化電力電子成套裝置。智能化包括兩個方面，即盡量減少硬件，實現硬件軟件化；另一方面，采用智能化電力電子器件和其它智能化部件，集成化是智能化的基礎。

　　⑷全數字化控制：90年代已經采用32位DSP，二十一世紀全數字控制的應用將更加廣泛深入，甚至取代摸控制。近幾年來，各種現代控制理論、專家系統、模糊控制及神經元控制等都是發展的熱點，將使電力電子控制技術發展到一個嶄新的階段。

　　⑸系統化：電力電子技術及其相關技術的發展，已經擺脫了局部環節的孤立發展，而注意到整體優勢，亦即將電網、整流器、逆變器、電動機、生產機械和控制系統等作為一個整體，從系統上進行考慮。這是二十一世紀必將實現的目標。

　　⑹綠色化：電力電子成套裝置所消耗的大量無功功率及所產生的諧波電流嚴重地污染了電網。這種污染類似現代工業對地球的污染。現在將越來越引起人們的重視，治理電力電子成套裝置污染的方法是設法補償無功功率和諧波，即采用無功功率靜止補償裝置和電力有源濾波器。但更積極的方法是使電力電子成套裝置具有所需的功能，又不消耗無功功率，不產生諧波，為此采用自換相整流裝置，并對其進行PWM控制。

　　2、DC/AC逆變器用電力半導體器件的發展

　　DC-AC逆變技術能夠實現直流電能到交流電能的轉換，可以從蓄電池、太陽能電池等直流電能變換得到質量較高的、能滿足負載對電壓和頻率要求的交流電能。DC-AC逆變技術在交流電機的傳動、不間斷電源（UPS）、變頻電源、有源濾波器、電網無功補償器等許多場合得到了廣泛的應用。DC-AC逆變技術的基本原理是通過半導體功率開關器件（例如SCR，GTO，GTR，IGBT和功率MOSFET模塊等）的開通和關斷作用，把直流電能變換成交流電能，因此是一種電能變換裝置。由于是通過半導體功率開關器件的開通和關斷來實現電能轉換的，因此轉換效率比較高，但轉換輸出的波形卻很差，是含有相當多諧波成分的方波。而多數應用場合要求逆變器輸出的是理想的正弦波，因此如何利用半導體功率開關器件的開通和關斷的轉換，使逆變器輸出正弦波和準正弦波就成了DC-AC逆變器技術發展中的一個主要問題。今后，隨著工業和科學技術的發展，對電能質量的要求將越來越高，DC-AC逆變器在這種變換中的作用也會日益突顯出來。

　　3、逆變器的應用領域

　　3.不間斷電源UPS中的核心環節-逆變器；

　　4.作為校表臺產品的電壓、電流標準源-電壓功率放大器、電流功率放大器。5）交流電機調速系統中的核心環節―逆變器。

　　4、結論

　　電力半導體成套裝置正向著高性能化、標準化、智能化、全數字化控制、系統化、綠色化方向發展。事實證明近年來，軟開關技術在電力電子變換器中的應用越來越引起人們的關注。在DC-AC變換器領域，自諧振直流環節逆變器（RD-CLD）和諧振極逆變器（RPI）兩種開關拓撲提出后，軟開關DC-AC變換器技術得到了迅速發展。采用軟開關技術可以降低變換器的換流損耗，省去開關元件上的緩沖電路，提高工作頻率和可靠性，改善變換器的效率，減小體積和重量，因而具有許多優點，有著廣闊的應用前景。

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