基于反激变换器的三电平逆变器的分析与设计(2)
1.1 逆变器及其发展现状
1.1.1 逆变器的现状
逆变技术就是通过半导体功率开关器件的开通关断作用，把直流电能变换成交流电能，是一种电能变换技术。逆变器是由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成的。按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆变器和高频逆变器；按照交流用电负载与输入直流电源电气隔离元件的工作频率，逆变器可分为低频环节和高频环节两大类；按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器等。在逆变器未出现之前，DC-AC变换是通过直流电动机-交流发电机组构成的旋转交流机来实现的。随着电力电子技术的高速发展，大功率开关器件和集成控制电路的研发成功，利用半导体技术就可以完成DC-AC的变换。静止逆变器与旋转变流机相比，具有电气性能优良、高效节能、可靠性高、重量轻和体积小的优势。
随着国民经济的高速发展和国内外的能源供应紧张，电能的开发和利用显得更为重要。目前，国内都在大力开发新能源，如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。一般情况下，这些新型发电装置输出不稳定的直流电，不能直接提供给需要交流电的用户使用。为此，需要将直流电变换成交流电，需要时可并入市电电网。这就需要逆变技术来完。因此，人们越来越重视逆变器的发展[1-2]。
在我们的周围，正在越来越多的使用各种用电设备，它们或者直接由50Hz交流电供电，或者由交流电变换的各种不同电压的直流电及直流电再次变换的交流电供电。这其中就包括逆变器的应用，因此逆变器在节约电能方面占有重要的位置。
除此之外，随着信息技术的迅速发展，信息化和网络化建设步伐加快，数据安全日益成为各行业普遍关注问题，对电源可靠性的要求也越来越高，相应对不间断供电设备的需求也正不断增加。逆变器是实现UPS的关键技术。因此提高UPS的性能，就必须对提高逆变器的性能做进一步的研究。逆变器也广泛应用于以直流发电机、蓄电池、太阳能电池和燃料电池为主的直流电源的逆变场合，多数应用场合要求逆变器输出的是理想的正弦波，因此文献[3]提出了如何利用半导体功率开关器件的开通和关断的转换，使逆变器输出正弦波和准正弦波就成为DC/AC逆变器技术发展中的一个主要问题。
传统的逆变技术通常是指在逆变器和输出端之间加入一级工频变压器来进行电气隔离和电压调整。传统逆变技术的结构框图见图1-1。由于蓄电池电压通常为24V-120V，而输出电压为110V/60Hz或220V/50Hz，所以必须加入一级工频变压器来改变电压。虽然该技术应用广泛﹑性能可靠﹑技术成熟，但是仍有许多不足之处，如工频变压器体积大﹑笨重；输出滤波器体积大﹑笨重；工频变压器和输出滤波电感会产生音频噪声；对于输入电压及负载的波动，系统动态响应特性差。
图1-1 传统逆变技术的结构框图
目前国内外学者已研究的单级式高频链逆变器，主要由高频隔离逆变电路和周波变换器构成，逆变器的电路结构见图1-2。与两级式高频链逆变器相比，该逆变器实现了功率的双向流动，负载可以向电源回馈能量；并且整个系统只需一级功率变换即可完成两级结构的全部功能，降低了变换器的通态损耗和系统的复杂性，提高了系统的效率和可靠性[4]。
图1-2 单级式高频链逆变器
1.1.2 逆变器在国内外的发展
在国内，并网逆变器的研究主要集中在基于最大功率追踪及逆变部分相分离的两级能量变换结构，同时能够推向市场的逆变器并不多见。我国使用的并网逆变器主要还是通过进口和合作研究，这个趋势有待我们去改善。
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