國內高頻變換中小功率逆變電源存在問題分析

    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”。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，然后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，但由于電路結構本身的缺陷，不適合于帶感性負載，如電冰箱、電風扇、水泵、日光燈等。另外，這種逆變電源由于采用了工頻變壓器，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。

    這種變換思想當時即被用在逆變電源系統中，但由于當時的功率器件昂貴，且損耗大，高頻高效逆變電源的研究一直處于停滯狀態。到了80年代以后，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，經過脈沖變壓器升壓后再整流成高壓直流。由于在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。這種逆變器由于采用高頻變換（現多為 20kHz～200kHz），因而體積小、重量輕，再由于采用了二次調寬及二次穩壓技術，因而輸出電壓非常穩定，負載能力強，性能價格比高，是目前可再生能源發電系統中首選產品。在國外發達國家的中小交流光伏系統中得到普遍的使用，但在國內，由于技術方面的原因及市場的混亂，一些逆變電源廠家一直在推廣工頻變換逆變電源，有的為了降低成本甚至使用低硅硅鋼片，這樣的逆變電源充斥市場，使得交流光伏系統的綜合成本升高，將會阻礙交流光伏系統的推廣，這對行業的發展是很不利的。

    國內高頻變換中小功率逆變電源存在問題分析

    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：追求壽命的延長要從設計方面著手，而不是依賴于使用方。降低器件的結溫，減少器件的電應力，降低運行電流及采用優質的磁性材料等措施可大大提高其可靠性。國內之所以有人對高頻變換逆變電源的可靠性產生懷疑，一個重要的原因是一些廠家為了降低成本而仍使用70年代研制的第一代磁性材料，如TDK 的H35、FDK的H45等，由于這種磁性材料的飽和磁通密度及居里溫度點較低，因而在功率較大時長時間使用極易出故障。我們使用80年代中后期研制的第三代磁性材料，如TDK的H7C4、FDK的H63B和H45C、西門子的N47和N67，不但能有效地提高轉換效率（3），而且大大提高了逆變電源可靠性。事實上，彩電及計算機中使用的開關電源也證明了高頻變換方式的可靠性。用戶的長時間使用也證明了我們目前生產的高頻變換中小功率逆變電源具有高的可靠性和效率，完全可與MASTERVOLT等大公司的產品相媲美。