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「逆变电源」逆变器的逆变效率如何提高,采用碳化硅材料制成的部件

栏目:电源知识 发布时间:2022-06-22
提高逆变器效率的技术

  目前,提高功率逆变器效率的技术路线有3种。首先,采用空间矢量脉宽调制等控制方法降低损耗。

  今天,逆变器厂家给你说下,逆变器的逆变效率提升方法,可以简单了解一下,会定期更新相关文章。

  逆变器的效率直接关系到系统的发电量,是客户非常关心的一个重要指标。提高功率逆变器的转换效率非常重要。

  逆变器的逆变效率如何提高

  提高功率逆变器效率的唯一方法是减少损耗。逆变器的主要损耗来自IGBT、MOSFET等功率开关管,以及变压器、电感等磁性器件,这与所选材料所采用的电流、电压及工艺有关。

  IGBT损耗

  可分为导通损耗和开关损耗。其中,传导损耗与内部电阻和通过元件的电流有关,而开关损耗与元件的开关频率和元件承受的直流电压有关。

  电感损耗

  可分为铜损和铁损。其中,铜损是指电感线圈的电阻引起的损耗。电流通过电感线圈的电阻加热时,一部分电能转化为热能而损失掉,由于线圈通常用绝缘铜线包裹,所以也称为铜损,可以通过测量来计算变压器的短路阻抗。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗两个方面,可以通过测量变压器的空载电流来计算。



  提高逆变器效率的技术

  目前,提高功率逆变器效率的技术路线有3种。

  首先,采用空间矢量脉宽调制等控制方法降低损耗。

  其次,碳化硅材料的成分用于降低功率器件的内阻。

  三是采用三电平、五电平、多电平电气拓扑和软开关技术,降低功率器件两端电压,降低功率器件开关频率。

  1.空间矢量脉宽调制(SVPWM)

  SVPWM是一种全数字化控制方式,具有直流电压利用率高、易于控制等优点,已广泛应用于功率逆变器。直流电压利用率高,在相同输出电压下可以使用较低的直流母线电压,降低了功率开关器件的电压应力,降低了器件的开关损耗,在一定程度上提高了功率逆变器的转换效率。在空间向量合成中,向量序列的组合有很多种。通过不同的组合和排序,可以达到减少功率器件开关次数的效果,可以进一步降低功率逆变器功率器件的开关损耗。

  2.采用碳化硅材料制成的部件

  碳化硅器件的单位面积阻抗仅为硅器件的百分之一,而用碳化硅制成的IGBT(绝缘栅双极晶体管)等功率器件可将导通阻抗降低到常规硅器件的十分之一. 由于碳化硅技术可以有效降低二极管的反向恢复电流,因此功率器件的开关损耗和主开关所需的电流容量也可以降低。因此,以碳化硅二极管为主开关的反并联二极管是提高功率逆变器效率的途径。与传统的快速恢复反并联二极管相比,碳化硅制成的反并联二极管可以显着降低反向恢复电流,提高总转换效率1%。使用快速IGBT后,由于开关速度的加快,整机转换效率可提高2%。当SiC反并联二极管与快速IGBT结合时,功率逆变器的效率将进一步提高。

  3、软交换和多电平技术

  利用谐振原理,软开关技术可以使开关器件中的电流或电压按照正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时,器件关断,当电压自然过零时,器件导通,从而降低了开关损耗,解决了感性断开和容性开路的问题。而且,当开关两端的电压或流过开关的电流为零时,开关没有开关损耗,开关导通或关断。三电平功率逆变器主要应用于高压大功率场景,与传统的两电平结构相比,零电平输出增加,功率器件电压应力降低一半。为此原因,三电平逆变器在相同开关频率下可采用比二电平逆变器更小的输出滤波电感,可有效降低电感损耗、成本和体积。同时,在相同的输出谐波含量下,三电平逆变器可以采用比两电平逆变器更低的开关频率、更低的开关损耗和更高的转换效率。

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