太阳光发电站逆变器中的电磁元件
发布: 2011-9-22 03:21 | 作者: waka41780 | 来源: 北美中医网--www.natcm.com
2.1工频变压器
在逆变器采用工频变压器绝缘的主电中，起绝缘及功率更改劝化的电磁元件是工频变压器。磁芯多数采用冷轧取向硅钢E型冲片迭装而成。线圈采用高强度漆包铜线。为了高涨铁损和铜损，磁芯工作磁通密度取1.1～1.1T，线圈工作电流密度取1.5A/妹妹2。因而，工频变压器体积大，分量重。从国内的工频变压器绝缘方法的太阳光发电用逆变器的样机来看，此中工频变压器约占逆变器总分量的50％，逆变器总屈服约为90％摆布。据报导，美国的10kVA工频变压器绝缘的太阳光发电站用逆变器，工频变压器采用铁基非晶合金卷绕式磁芯，铁损只要冷轧取向硅钢迭片式磁芯的1/5，小我私人屈服笼统到达95％。工作磁通密度取1.3T，体积和分量比硅钢磁芯还小。因而，笼统预想在10kVA以上的太阳光发电站中，由于开关器件工作电流大，开关频率不宜高，而采用工频变压器绝缘的逆变器，其工频变压器采用铁基非晶合金卷绕式磁芯或者搭接式磁芯，屈服高，成本也对比低，是一种分析方针较好的规画。
2.2高频变压器
在逆变器采用高频变压器绝缘的主电中，起绝缘及功率更改劝化的电磁元件是高频变压器，多数采用MnZn软磁铁氧体作为磁芯。高频变压器绝缘的逆变器大量用于家庭太阳光发电站。其开关器件采用IGBT，工作频率20～40kHz，处于高频范畴的低端，并不克不及丰裕阐扬MnZn软磁铁氧体的优点。因而，笼统思索另一种规画，采用铁基非晶合金环型和CD型磁芯来制作逆变器中的高频变压器。
比喻，开盘发的铁基含钴非晶合金1K104，其饱和磁通密度1?86T，居里温度457℃，磁致伸缩系数1.49×10－6。热处理后，在200kHz/0.2T下花消为3.7W/kg，20kHz/0.5T下花消为25.6W/kg，40kHz/0.5T下花消小于40W/kg。而MnZn软磁铁氧体，其饱和磁通密度0.4T，居里温度180℃，磁致伸缩系数为14×10－6，在20kHz/0.2T下花消为12.5W/kg。从这两种材料违抗对比笼统看出，采用1K104铁基非晶合金太阳光发电站用高频变压器，工作磁通密度高，可达0.5T，它的体积和分量比软磁铁氧体小，总花消小，屈服比软磁铁氧体高。它的居里温度高，在－70℃～＋100℃范畴内受温度变更影响比软磁铁氧体影响小。它的磁致伸缩系数小，发生的电磁搅扰比软磁铁氧体低。因而，是工作频率为20kHz～40kHz逆变器中高频变压器对比理想的磁芯材料。
2.3驱动变压器
在逆变器中，进行信号更改和驱动开关器件的电磁元件是驱动变压器。工频驱动变压器采用冷轧取向硅钢冲片迭装磁芯。高频驱动变压器采用MnZn软磁铁氧体磁芯。驱动变压器参数和采用的驱动电有关。图5是一种驱动IGBT的电事理和关连波形图。驱动变压器原边和副边都工作在正弦波电压下，在正弦波电压高于门限电压时，IGBT导通，低于门限电压时，断开。稳压器Dz决议门限电压Vth的大小，使它和副边输出电压幅值左近，从而使开关器件导通濒临180°。在这种驱动电中，工作在正弦波电压下的驱动变压器花消小，体积和分量也小，不会发生电磁搅扰。
作为高频SPWM逆变电中的驱动变压器，载波频率平日都高于20kHz，还要进行正弦脉冲宽度调制（SPWM）。驱动电和驱动变压器比图5中要复杂一些，然而，打算原则如故是减小花消，高涨体积、分量和制作成本。平日都采用MnZn软磁铁氧体磁芯来制作SPWM驱动变压器。
2.4滤波电感器
在逆变器中，起消除直流和互换中高次谐波劝化的电磁元件是滤波电感器。直流滤波电感器接在逆变器的输出端，要承受直流和互换的迭加，工作电流大，电感也大，申请磁芯具备恒磁导特性，至少是同样参数的互换滤波电感器容量的2倍。互换滤波电感器只承受互换，磁芯中磁通双向工作，不申请具备恒磁导特性，磁导率宏大于直流滤波电感器，平日和电容器形成π型或者T型滤波电，主要针对高次谐波含量最大的3次谐波来打算。直流滤波电感器可采用铁粉芯，互换滤波电感器采用取向硅钢和非晶合金。
2.5贮能电感器和正激变压器
在逆变器采用无变压器无绝缘的主电中，升压部分起贮能和更改劝化的电磁元件是贮能电感器。由于它的线圈只要一个绕组，在更改同样容量的条件下，体积和分量都比变压器小。打算时要依据升压电型式和参数来决议。然而花消也比变压器小，因而，无变压器无绝缘的逆变器屈服高，贮能电感器可采用铁粉芯、取向硅钢和非晶合金。
从无变压器无绝缘的逆变器改良而来的正激变压器绝缘的逆变器中，起贮能和更改及绝缘劝化的电磁元件是正激变压器，其打算原则和升压部分贮能电感器雷同，只是多了副绕组和恢复绕组，体积和分量比同容量高频变压器大。不太小我私人屈服如故比采用高频变压器绝缘的逆变器高。具体打算原则如故是减小花消，高涨体积、分量和制作成本，正激变压器可采用软磁铁氧体和非晶体合金，平日载波频率为20kHz摆布。
2.6抗电磁搅扰滤波电感器
在太陽光発電站逆变器主电中，输出和输出端都应当接抗共模和差模搅扰的滤波电，此中的滤波电感器参考抗电磁搅扰尺度进行打算。抗电磁搅扰共模滤波电感器可采用软磁铁氧体和非晶纳米晶磁芯，差模滤波电感器采用软磁铁氧体磁芯。
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在逆变器采用工频变压器绝缘的主电中，起绝缘及功率更改劝化的电磁元件是工频变压器。磁芯多数采用冷轧取向硅钢E型冲片迭装而成。线圈采用高强度漆包铜线。为了高涨铁损和铜损，磁芯工作磁通密度取1.1～1.1T，线圈工作电流密度取1.5A/妹妹2。因而，工频变压器体积大，分量重。从国内的工频变压器绝缘方法的太阳光发电用逆变器的样机来看，此中工频变压器约占逆变器总分量的50％，逆变器总屈服约为90％摆布。据报导，美国的10kVA工频变压器绝缘的太阳光发电站用逆变器，工频变压器采用铁基非晶合金卷绕式磁芯，铁损只要冷轧取向硅钢迭片式磁芯的1/5，小我私人屈服笼统到达95％。工作磁通密度取1.3T，体积和分量比硅钢磁芯还小。因而，笼统预想在10kVA以上的太阳光发电站中，由于开关器件工作电流大，开关频率不宜高，而采用工频变压器绝缘的逆变器，其工频变压器采用铁基非晶合金卷绕式磁芯或者搭接式磁芯，屈服高，成本也对比低，是一种分析方针较好的规画。
2.2高频变压器
在逆变器采用高频变压器绝缘的主电中，起绝缘及功率更改劝化的电磁元件是高频变压器，多数采用MnZn软磁铁氧体作为磁芯。高频变压器绝缘的逆变器大量用于家庭太阳光发电站。其开关器件采用IGBT，工作频率20～40kHz，处于高频范畴的低端，并不克不及丰裕阐扬MnZn软磁铁氧体的优点。因而，笼统思索另一种规画，采用铁基非晶合金环型和CD型磁芯来制作逆变器中的高频变压器。
比喻，开盘发的铁基含钴非晶合金1K104，其饱和磁通密度1?86T，居里温度457℃，磁致伸缩系数1.49×10－6。热处理后，在200kHz/0.2T下花消为3.7W/kg，20kHz/0.5T下花消为25.6W/kg，40kHz/0.5T下花消小于40W/kg。而MnZn软磁铁氧体，其饱和磁通密度0.4T，居里温度180℃，磁致伸缩系数为14×10－6，在20kHz/0.2T下花消为12.5W/kg。从这两种材料违抗对比笼统看出，采用1K104铁基非晶合金太阳光发电站用高频变压器，工作磁通密度高，可达0.5T，它的体积和分量比软磁铁氧体小，总花消小，屈服比软磁铁氧体高。它的居里温度高，在－70℃～＋100℃范畴内受温度变更影响比软磁铁氧体影响小。它的磁致伸缩系数小，发生的电磁搅扰比软磁铁氧体低。因而，是工作频率为20kHz～40kHz逆变器中高频变压器对比理想的磁芯材料。
2.3驱动变压器
在逆变器中，进行信号更改和驱动开关器件的电磁元件是驱动变压器。工频驱动变压器采用冷轧取向硅钢冲片迭装磁芯。高频驱动变压器采用MnZn软磁铁氧体磁芯。驱动变压器参数和采用的驱动电有关。图5是一种驱动IGBT的电事理和关连波形图。驱动变压器原边和副边都工作在正弦波电压下，在正弦波电压高于门限电压时，IGBT导通，低于门限电压时，断开。稳压器Dz决议门限电压Vth的大小，使它和副边输出电压幅值左近，从而使开关器件导通濒临180°。在这种驱动电中，工作在正弦波电压下的驱动变压器花消小，体积和分量也小，不会发生电磁搅扰。
作为高频SPWM逆变电中的驱动变压器，载波频率平日都高于20kHz，还要进行正弦脉冲宽度调制（SPWM）。驱动电和驱动变压器比图5中要复杂一些，然而，打算原则如故是减小花消，高涨体积、分量和制作成本。平日都采用MnZn软磁铁氧体磁芯来制作SPWM驱动变压器。
2.4滤波电感器
在逆变器中，起消除直流和互换中高次谐波劝化的电磁元件是滤波电感器。直流滤波电感器接在逆变器的输出端，要承受直流和互换的迭加，工作电流大，电感也大，申请磁芯具备恒磁导特性，至少是同样参数的互换滤波电感器容量的2倍。互换滤波电感器只承受互换，磁芯中磁通双向工作，不申请具备恒磁导特性，磁导率宏大于直流滤波电感器，平日和电容器形成π型或者T型滤波电，主要针对高次谐波含量最大的3次谐波来打算。直流滤波电感器可采用铁粉芯，互换滤波电感器采用取向硅钢和非晶合金。
2.5贮能电感器和正激变压器
在逆变器采用无变压器无绝缘的主电中，升压部分起贮能和更改劝化的电磁元件是贮能电感器。由于它的线圈只要一个绕组，在更改同样容量的条件下，体积和分量都比变压器小。打算时要依据升压电型式和参数来决议。然而花消也比变压器小，因而，无变压器无绝缘的逆变器屈服高，贮能电感器可采用铁粉芯、取向硅钢和非晶合金。
从无变压器无绝缘的逆变器改良而来的正激变压器绝缘的逆变器中，起贮能和更改及绝缘劝化的电磁元件是正激变压器，其打算原则和升压部分贮能电感器雷同，只是多了副绕组和恢复绕组，体积和分量比同容量高频变压器大。不太小我私人屈服如故比采用高频变压器绝缘的逆变器高。具体打算原则如故是减小花消，高涨体积、分量和制作成本，正激变压器可采用软磁铁氧体和非晶体合金，平日载波频率为20kHz摆布。
2.6抗电磁搅扰滤波电感器
在太陽光発電站逆变器主电中，输出和输出端都应当接抗共模和差模搅扰的滤波电，此中的滤波电感器参考抗电磁搅扰尺度进行打算。抗电磁搅扰共模滤波电感器可采用软磁铁氧体和非晶纳米晶磁芯，差模滤波电感器采用软磁铁氧体磁芯。
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