如何提高逆變器的效率和發(fā)電量

逆變器轉(zhuǎn)換效率的重要性

提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率有很大的重要性，比如我們提高1%的轉(zhuǎn)換效率，500KW的逆變器，平均每天算4小時，逆變器每天可以多發(fā)出將近20度電，那么一年可以多發(fā)出將近7300度電，十年即可多發(fā)出73000度電，就相當于一臺5KW逆變器的發(fā)電量，這樣客戶可以節(jié)省一臺5KW逆變器的電站，所以為了提高客戶的最大利益，我們需要盡可能地提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率。

逆變器效率的影響因素

提高逆變器效率唯一的措施就是降低損耗，逆變器的主要損耗來自IGBT、MOSFET等功率開關(guān)管，以及變壓器、電感等磁性器件，損耗和元器件的電流，電壓以及選用的材料采取的工藝有關(guān)系。

IGBT的損耗主要導通損耗和開關(guān)損耗，其中導通損耗和器件內(nèi)阻、經(jīng)過的電流有關(guān)，開關(guān)損耗和器件的開關(guān)頻率，器件承受的直流電壓有關(guān)。

電感的損耗主要有銅損和鐵損，銅損指電感線圈電阻所引起的損耗，當電流通過線圈電阻發(fā)熱時，一部分電能就會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗，由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損，銅損可以通過測量變壓器短路阻抗來計算。鐵損包括兩個方面：一是磁滯損耗，另一是渦流損耗，鐵損可以通過測量變壓器空載電流來計算。

如何提升逆變器效率

目前有三種技術(shù)路線：一是采用空間矢量脈寬調(diào)制等控制方式，降低損耗，二是采用碳化硅材料的元器件，降低功率器件的內(nèi)阻，三是采用三電平，五電平等多電平電氣拓撲以及軟開關(guān)技術(shù)，降低功率器件兩端的電壓，降低功率器件的開關(guān)頻率。

1、電壓空間矢量脈寬調(diào)制

是一種全數(shù)字控制方式，具有直流電壓利用率高，易于控制的優(yōu)點，被廣泛應用在逆變器中。直流電壓利用率高，可以在相同大小的輸出電壓下，采用更低的直流母線電壓，從而降低了功率開關(guān)器件的電壓應力，器件上的開關(guān)損耗更小，逆變器的變換效率得到了一定的提升。在空間矢量合成中，有多種矢量序列組合方法，通過不同的組合和排序，可以獲得減小功率器件開關(guān)次數(shù)的效果，從而能夠進一步減小逆變器功率器件的開關(guān)損耗。

2、采用碳化硅材料的元器件

碳化硅器件的單位面積的阻抗僅為硅器件的百分之一，利用碳化硅材料制作的IGBT等功率器件，其通態(tài)阻抗減為通常硅器件的十分之一，碳化硅技術(shù)可以有效減小二極管反向恢復電流，從而能降低功率器件上的開關(guān)損耗，主開關(guān)所需的電流容量也能相應減小，因此，將碳化硅二極管作為主開關(guān)的反并二極管，是改善逆變器效率的途徑。與傳統(tǒng)快恢復硅反并聯(lián)二極管相比，采用碳化硅反并聯(lián)二極管后，二極管反向恢復電流顯著減小，并可以改善1％的總變換效率。采用快速IGBT后，由于開關(guān)速度加快，并能改善2％整機變換效率。當把SiC反并二極管與快速IGBT相結(jié)合后，逆變器的效率將進一步改善。

3、軟開關(guān)與多電平技術(shù)

軟開關(guān)技術(shù)利用諧振原理，使開關(guān)器件中的電流或者電壓按正弦或者準正弦規(guī)律變化，當電流自然過零時，關(guān)斷器件；當電壓自然過零時，開通器件。從而減少了開關(guān)損耗，同時極大地解決了感性關(guān)斷，容性開通等問題。當開關(guān)管兩端的電壓或流過開關(guān)管的電流為零時才導通或者關(guān)斷，這樣開關(guān)管不會存在開關(guān)損耗。三電平逆變器拓撲主要應用在于高壓大功率場合。與傳統(tǒng)兩電平結(jié)構(gòu)相比，三電平逆變器輸出增加了零電平，功率器件的電壓應力減半。因為這個優(yōu)點，在相同的開關(guān)頻率下，三電平逆變器可以比兩電平結(jié)構(gòu)采用更小的輸出濾波電感，電感損耗、成本和體積都能有效減??；而在相同的輸出諧波含量下，三電平逆變器可以比兩電平結(jié)構(gòu)采用更低的開關(guān)頻率，器件開關(guān)損耗更小，逆變器的變換效率得到提高。