論文：探討逆變技術(shù)在電力中的應用情況
[摘要]本文主要對逆變類(lèi)電力電子成套裝置中的DC-AC逆變器進(jìn)行研究�；仡櫫穗娏﹄娮蛹夹g(shù)的發(fā)展狀況，分析了逆變技術(shù)在電力中的應用，以及電力半導體器件的發(fā)展對電力電子成套裝置更新?lián)Q代的影響，重點(diǎn)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(jìn)行描述，在說(shuō)明其優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)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(guān)鍵詞]電力電子技術(shù)；逆變器；拓撲結構；軟開(kāi)關(guān)；控制
前言
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)又與現代控制理論、材料科學(xué)、電機工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域密切相關(guān)。隨著(zhù)電力半導體器件的發(fā)展，DC-AC逆變技術(shù)廣泛的應用于航空、航天、航海等重要領(lǐng)域，特別是隨著(zhù)石油、天然氣等主要能源日益緊張，新能源的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越受到人們的重視。因為DC-AC逆變器可以實(shí)現將蓄電池、太陽(yáng)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?yōu)榻涣鞯哪孀兗夹g(shù)更是起著(zhù)至關(guān)重要的作用。電力半導體器件的發(fā)展對電力電子技術(shù)的發(fā)展有著(zhù)極為重要的作用，因此，電力電子技術(shù)的發(fā)展史是以電力半導體器件的發(fā)展為基礎和主線(xiàn)的。
1、電力電子技術(shù)簡(jiǎn)介
電力電子技術(shù)是一種高新技術(shù)，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(jìn)行變換和控制的.技術(shù)。是以電力為對象，以微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為手段，研究電力在產(chǎn)生、輸送、分配、變換、應用等過(guò)程中進(jìn)行電力再加工的技術(shù)。
1、1電力電子技術(shù)與綠色能源
電力電子技術(shù)是高效節能技術(shù)，電動(dòng)機調速節能和照明燈節能是兩大節能重點(diǎn)。發(fā)展并推廣應用電動(dòng)汽車(chē)（綠色汽車(chē)），是改善大氣環(huán)境的重要手段。利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、地熱能等綠色能源發(fā)電，可避免火力發(fā)電導致的嚴重污染。將電網(wǎng)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(shù)密切相關(guān)。電力電子技術(shù)提供了各種有源功率因數校正和有源濾波裝置、動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置等，在電網(wǎng)環(huán)境和電磁環(huán)境保護方面起到相當大的作用。
隨著(zhù)信息電子技術(shù)、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(shù)如虎添翼，得到了蓬勃的發(fā)展。目前，電力電子技術(shù)已成為工業(yè)化國家經(jīng)濟領(lǐng)域中不可缺少的基礎技術(shù)和重要手段。由于環(huán)境、能源、社會(huì )高效化等要求，電力電子成套裝置正向著(zhù)以下幾個(gè)方面發(fā)展：
�、鸥咝阅芑弘娏﹄娮映商籽b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(lián)；降低裝置自身?yè)p耗；實(shí)現高效率化；采用損耗――功率密度考核裝置效率；裝置實(shí)現自動(dòng)調諧或自動(dòng)化、遙控和遠控。
�、茦藴驶弘娏﹄娮映商籽b置的備品、備件將系列化、標準化。超大功率集成電路將簡(jiǎn)化成套裝置的工作量。
�、侵悄芑憾皇兰o將誕生全智能化電力電子成套裝置。智能化包括兩個(gè)方面，即盡量減少硬件，實(shí)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。
�、热珨底只刂疲�90年代已經(jīng)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(lái)，各種現代控制理論、專(zhuān)家系統、模糊控制及神經(jīng)元控制等都是發(fā)展的熱點(diǎn)，將使電力電子控制技術(shù)發(fā)展到一個(gè)嶄新的階段。
�、上到y化：電力電子技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)擺脫了局部環(huán)節的孤立發(fā)展，而注意到整體優(yōu)勢，亦即將電網(wǎng)、整流器、逆變器、電動(dòng)機、生產(chǎn)機械和控制系統等作為一個(gè)整體，從系統上進(jìn)行考慮。這是二十一世紀必將實(shí)現的目標。
�、示G色化：電力電子成套裝置所消耗的大量無(wú)功功率及所產(chǎn)生的諧波電流嚴重地污染了電網(wǎng)。這種污染類(lèi)似現代工業(yè)對地球的污染�，F在將越來(lái)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(wú)功功率和諧波，即采用無(wú)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(wú)功功率，不產(chǎn)生諧波，為此采用自換相整流裝置，并對其進(jìn)行PWM控制。
2、DC/AC逆變器用電力半導體器件的發(fā)展
DC-AC逆變技術(shù)能夠實(shí)現直流電能到交流電能的轉換，可以從蓄電池、太陽(yáng)能電池等直流電能變換得到質(zhì)量較高的、能滿(mǎn)足負載對電壓和頻率要求的交流電能。DC-AC逆變技術(shù)在交流電機的傳動(dòng)、不間斷電源（UPS）、變頻電源、有源濾波器、電網(wǎng)無(wú)功補償器等許多場(chǎng)合得到了廣泛的應用。DC-AC逆變技術(shù)的基本原理是通過(guò)半導體功率開(kāi)關(guān)器件（例如SCR，GTO，GTR，IGBT和功率MOSFET模塊等）的開(kāi)通和關(guān)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(guò)半導體功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)實(shí)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(chǎng)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(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)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(shù)發(fā)展中的一個(gè)主要問(wèn)題。今后，隨著(zhù)工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對電能質(zhì)量的要求將越來(lái)越高，DC-AC逆變器在這種變換中的作用也會(huì )日益突顯出來(lái)。
3、逆變器的應用領(lǐng)域
3.不間斷電源UPS中的核心環(huán)節-逆變器；
4.作為校表臺產(chǎn)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(huán)節―逆變器。
4、結論
電力半導體成套裝置正向著(zhù)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(fā)展。事實(shí)證明近年來(lái)，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在電力電子變換器中的應用越來(lái)越引起人們的關(guān)注。在DC-AC變換器領(lǐng)域，自諧振直流環(huán)節逆變器（RD-CLD）和諧振極逆變器（RPI）兩種開(kāi)關(guān)拓撲提出后，軟開(kāi)關(guān)DC-AC變換器技術(shù)得到了迅速發(fā)展。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可以降低變換器的換流損耗，省去開(kāi)關(guān)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(yōu)點(diǎn)，有著(zhù)廣闊的應用前景。
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