開(kāi)關(guān)型逆變器技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著(zhù)全控型功率器件的高頻調制技術(shù)的快速發(fā)展和不斷完善，開(kāi)關(guān)型逆變器無(wú)論在電路的基本形式或控制的基本方法方面都已趨于成熟。然而，開(kāi)關(guān)型逆變器技術(shù)仍然在許多方面以更快的速度不斷地發(fā)展，從總體來(lái)看，可以包含以下方面：

(1)高頻化

開(kāi)關(guān)型逆變器在高頻化的發(fā)展方向上已經(jīng)取得了很大的成就。高頻化技術(shù)直接導致了隔離變壓器和交流濾波器體積、重量的明顯減小;同時(shí)，高頻化也導致了開(kāi)關(guān)損耗的迅速增加和電磁干擾的增大。高頻化的發(fā)展也在很大程度上受制于逆變器轉換功率的量級。

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的提出和應用在很大程度上緩解了開(kāi)關(guān)損耗和電磁干擾的影響，特別是PWM軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在實(shí)現軟開(kāi)關(guān)的同時(shí)，兼顧了脈寬調制線(xiàn)性化和易于實(shí)現的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應用。當前，逆變器高頻化技術(shù)在中小功率高頻鏈多級變換逆變器中的應用已相當成熟，但各種高頻鏈單級變換逆變器的應用和諧振型高頻鏈單級變換逆變器的應用正在推廣之中，其中有很多技術(shù)問(wèn)題還需要進(jìn)一步的探索和研究。自從美國威斯康星(Wisconsin)大學(xué)的D.M.Divan教授提出直流母線(xiàn)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和橋臂極諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)后，逆變器的高頻化開(kāi)始向中大功率等級逆變領(lǐng)域擴展，由于受到大功率器件開(kāi)關(guān)特性的制約，這個(gè)領(lǐng)域的高頻化還有許多事情要做。

(2)逆變器的模塊集成化發(fā)展

功率器件的模塊化和智能化過(guò)程實(shí)際上由來(lái)已久了。隨著(zhù)集成技術(shù)的進(jìn)步，模塊內除功率器件之外，還集成有相應的接口電路、保護電路(含過(guò)電流、過(guò)電壓、欠電壓和過(guò)熱保護等)和驅動(dòng)電路，通常稱(chēng)為智能功率模塊(IPM)。如果把控制電路也集成到功率模塊中去，便形成所謂的功率集成電路(PIC)，這是微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)的完美結合，是電力電子技術(shù)的重大進(jìn)步，并且已經(jīng)在許多應用領(lǐng)域顯示出巨大的優(yōu)越性。但需要指出的是：無(wú)論是IPM還是PIC,由于受到模塊中電、熱、磁等多種因素的影響，特別是電感和電容等無(wú)源器件的影響，在集成的功率等級和形成集成化的功率變換裝置上都還很有限。

(3)開(kāi)關(guān)型逆變器的數字化、網(wǎng)絡(luò )化控制

傳統的開(kāi)關(guān)型逆變器多為模擬控制。隨著(zhù)數字控制芯片的快速發(fā)展，逐漸出現了數字-模擬混合型控制。雖然模擬控制有其連續性好和響應速度快等許多優(yōu)點(diǎn)。但其存在許多固有缺陷，如電路復雜、調試困難、穩定性和一致性差等。隨著(zhù)開(kāi)關(guān)型逆變器的模塊化和串并聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，特別是在分布式系統中對開(kāi)關(guān)型逆變器的控制具有網(wǎng)絡(luò )化的功能要求，模擬控制電路將無(wú)能為力。

各種專(zhuān)用的高速數字處理芯片數字信號處理器(DSP)和大規?，F場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列芯片(FPGA)的出現極大地提高了信息的處理速度和處理能力，使得開(kāi)關(guān)型逆變器的數字化，網(wǎng)絡(luò )化控制實(shí)現已成為今后發(fā)展中最重要的趨勢。它的優(yōu)越性主要可體現在以下方面：可以使開(kāi)關(guān)型逆變器的控制具有網(wǎng)絡(luò )化的功能，即逆變器的工作可按控制中心的指令實(shí)時(shí)改變;其工作參數可通過(guò)數據通信進(jìn)行傳送;可以方便地實(shí)現各種高性能的控制算法，包括各種參數可設定的或自適應的PID控制、重復控制、各種智能控制等;可以按負載特性的不同靈活地進(jìn)行控制策略、控制方法和控制參數的調整，而通常不必重新制作硬件電路板，所有的工作可以通過(guò)軟件設計完成;易于實(shí)現標準化的設計，使得可靠性提高、一致性好、維修方便;易于實(shí)現系統的監控、故障診斷及安全運行的冗余控制。