開(kāi)關(guān)型逆變器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著全控型功率器件的高頻調(diào)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(dǎo)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(dǎo)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(zhuǎn)換功率的量級(jí)。

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的提出和應(yīng)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(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的同時(shí)，兼顧了脈寬調(diào)制線性化和易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，逆變器高頻化技術(shù)在中小功率高頻鏈多級(jí)變換逆變器中的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，但各種高頻鏈單級(jí)變換逆變器的應(yīng)用和諧振型高頻鏈單級(jí)變換逆變器的應(yīng)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(guó)威斯康星(Wisconsin)大學(xué)的D.M.Divan教授提出直流母線諧振軟開(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(jí)逆變領(lǐng)域擴(kuò)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。隨著集成技術(shù)的進(jìn)步，模塊內(nèi)除功率器件之外，還集成有相應(yīng)的接口電路、保護(hù)電路(含過(guò)電流、過(guò)電壓、欠電壓和過(guò)熱保護(hù)等)和驅(qū)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(jié)合，是電力電子技術(shù)的重大進(jìn)步，并且已經(jīng)在許多應(yīng)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(jí)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(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化控制

傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)型逆變器多為模擬控制。隨著數(shù)字控制芯片的快速發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了數(shù)字-模擬混合型控制。雖然模擬控制有其連續(xù)性好和響應(yīng)速度快等許多優(yōu)點(diǎn)。但其存在許多固有缺陷，如電路復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、穩(wěn)定性和一致性差等。隨著開(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(tǒng)中對(duì)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(shù)字處理芯片數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和大規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列芯片(FPGA)的出現(xiàn)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(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化控制實(shí)現(xiàn)已成為今后發(fā)展中最重要的趨勢(shì)。它的優(yōu)越性主要可體現(xiàn)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(shù)可通過(guò)數(shù)據(jù)通信進(jìn)行傳送;可以方便地實(shí)現(xiàn)各種高性能的控制算法，包括各種參數(shù)可設(shè)定的或自適應(yīng)的PID控制、重復(fù)控制、各種智能控制等;可以按負(fù)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(shù)的調(diào)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(shè)計(jì)完成;易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，使得可靠性提高、一致性好、維修方便;易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控、故障診斷及安全運(yùn)行的冗余控制。