高效率逆变器优化设计分析及研究(20180813162641)

０ 引言世界上有众多的人口， 由于经济的发展， 能源是一个非常基础的需求。 要提高生活水平、 发展经济， 都缺不了能源。 能源问题将成为 ２１世纪的突出问题。 太阳能、 风能、 地热能等清洁能源逐渐受到人类的重视。在我国广大农村， 特别是在大西北、 内蒙古、 西藏等远离电网的地区， 太阳能、 风能等可再生自然能源尤其丰富， 因此积极推广太阳能供电可谓是一项有意义的工作。基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、 充电控制器、 逆变器和蓄电池构成， 而家用太阳能供电系统， 一般是将太阳能电池所发的电通过充电控制器存在蓄电池中 （额定电压通常为 １２Ｖ ） ，再通过逆变器逆变成 ２２０Ｖ／５０Ｈｚ 的正弦电压供给用户使用。 由于考虑到节能问题和逆变器可靠、 高效、 输出电压谐波含量低的要求， 本篇文章采用新颖的单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ 技术， 使开关损耗在一个正弦周期内比常规 ＳＰＷＭ 技术降低一半。这样就实现了高效节能的目的， 在实际应用中具有很大的经济价值。１ 系统基本结构及工作流程系统的工作流程如图 １ 所示。该太阳能发电系统是通过太阳能电池板将太阳辐射能直接转换成直流电存贮于蓄电池内， 经过充电控制器为蓄电池提供最佳的充电电流和电压， 快速、 平稳、 高效的为蓄电池充电， 并在充电过程中减少损耗、 尽量延长蓄电池的使用寿命； 同时保护蓄电池， 避免过充电和过放电现象的发生， 记录并显示系统各种重要数据， 如充电电流、 电压等。 此外系统中还设有一个全桥结构如图２ 所示， 图中的全桥结构是由低导通电阻 ＭＯＳＦＥＴ 两两并联组成。由两对互补的 ＳＰＷＭ 波去控制开关管的通断，在桥中点便得到等幅不等宽的调制波， 经滤波变压网络， 便可得到 ５０Ｈｚ 正弦电压。图 １ 工作流程图 ２ 全桥内部结构图２ 单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ 技术原理及其实现２．１ ＳＰＷＭ 技术的原理 ．ＳＰＷＭ （Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ＰＷＭ） 即正弦脉宽调制法是一种比较成熟的、 目前使用较广泛的 ＰＷＭ 法。在采样控制理论中有一个重要结论 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时， 其效果基本相同。 ＳＰＷＭ 法就是以该结论为理论基础， 用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 ＰＷＭ 波形即 ＳＰＷＭ 波形控制逆变电路中开关器件的通断， 使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等， 通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。传统的单相 ＳＰＷＭ的产生方法一般是将两相位相差 １８０ ０ 的正弦波与三角波比较，所得的波形去控制全桥开关管的通断， 根据三角波的极性， 可以在桥中点得到二阶 （只有 ＋Ｅ 和 － Ｅ 两种电平） ＳＰＷＭ 和三阶 （只有 ＋Ｅ 、 ０ 、 － Ｅ 三种电平） ＳＰＷＭ［１］ ， 在一个正弦周期内， 四个开关管都在进行开关工作，损耗大。因此在分析单相全桥逆变器工作特点的基础上， 我们对传统的三阶 ＳＰＷＭ 技术进行改进， 提出了单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ 技术，该技术兼有三阶 ＳＰＷＭ 谐波幅值小的优点， 又大大降低了损耗。单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ 实现原理如图 ３ 所示， 它是将两相位相差 １８０ ０ 的半波正弦 （另半周为零） 分别与单极性三角波比较， 得到单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ 波作为单相全桥逆变器的控制信号。它们只有半个周期的正弦调制波， 另半个周期为低电平， 在相位上相差 １８０ ０ ，而桥的中点间的电压波形则是一个完整的正弦脉宽调制波 （如图 ｃ 所示） 。 由图形我们可以看出， 在一个正弦周期内， Ｖ ２ 、 Ｖ ４ 分别在半周期内截止， 而 Ｖ １ 、 Ｖ ３ 分别在半周期内是全导通的， 没有进行开关操作。因此， 与传统的 ＳＰＷＭ 技术相比， 单相半周调制 ＳＰＷＭ 技术使开关管的开关次数减少了 ５０％ 。图 ３ 单相三阶 ＳＰＷＭ 原理图及采样示意图２．２ 单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ 的实现方法。单相三阶半周调制ＳＰＷＭ 实现的核心是如何计算半周正弦调制时的脉宽值。正弦波ＰＷＭ 的信号波为正弦波，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的， 故称之为自然采样 ［２］ 。根据采样规则的不同， 又可分为对称规则采样和不对称规则采样两种。 但是两种方式都有缺点。 前者生成的ＰＷＭ 脉宽偏小，因为实际的正弦波与三角载波的交点所确定的脉宽要宽。换言之，输出的电压将比正弦波与三角波直接比较生成 ＰＷＭ时输出的电压为低， 或者说输出电压连 倍输入电压都达不到。后者在一个载波周期里采样两次正弦波数值， 该采样值更真实地反映了实际的正弦波数值， 显然其输出电压高于前者。但由于采样次数增大一倍， 对于微机处理系统来说， 增大了数据处理量。 当载波频率较高时， 微机的运算速度将成为问题。因此， 我们实际采用的方法如上图 ３所示， 称之为平均对称规则采样。 采样时刻设在三角载波的谷点处。 以此刻的正弦波数值为中心， 引一水平线与两侧的三角载波相交， 确定ＰＷＭ 脉冲的前后沿， 虽然此时后沿仍较窄， 但前沿却较宽， 平均起来高效率逆变器优化设计分析及研究 罗俊杰广州黄埔电厂， 广东 广州 ４３００１９［摘 要］ 为了提高太阳能逆变器的效率， 本文根据传统的 ＳＰＷＭ 技术原理， 在此基础上采用单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ 技术， 使之在一个正弦周期内， 开关损耗比常规 ＳＰＷＭ 技术降低一半， 并且三阶 ＳＰＷＭ谐波幅值小， 大大提高了整机效率， 有很大的经济利益和使用价值。［关键词］ 单相三阶半周调制 ＳＰＷＭ ， 逆变器科 技 前 沿５考虑， 与正弦波三角波直接比较已基本相当。 正弦波与三角波同极性，ｔ ｂ 、 ｔ ｄ 为采样时刻。根据三角形相似原理可得则其中 ｔ ｃ 为三角波周期； ｔ ３ 为正弦波周期； Ｎ 为载波比； Ｍ 为调制深度；３ 硬件电路设计３．１ 功率检测电路设计。功率检测电路也是本电源的特色之一，本文没有采用传统的电流取样法， 而取的是直流母线上的纹波， 实验发现， 逆变器工作时， 直流母线上叠加有频率为 ５０Ｈｚ 的纹波， 该纹波峰值与输出功率成正比。 因此只需检测直流母线上的纹波峰值便可以算出输出功率的大小， 也可以估算出输入输出电流的大小。检测电路如图 ４ 所示。图 ４ 功率检测电路３．２ 滤波变压网络设计。滤波变压网络如图 ５ 所示，滤波电感 Ｌ和滤波电容分别置于变压器的初次级， 其输入阻抗 ， 也就是说次级的电容 Ｃ 等效为在初级并了一个 ｎ ２ Ｃ 的电容， 电容的滤波效果提高了 ｎ ２ 倍， 由于该逆变器中变压器的变比 ｎ 较大， 所以 Ｃ 太大会在初级产生较大的无功电流， Ｌ 太大则会增大损耗，实际设计中 Ｌ取 １０ｕＨ ， Ｃ 取 １ｕＦ ， 开关频率为 ２０ＫＨｚ ， 效果良好。图 ５ 滤波变压网络５ 结论根据上述方法设计的逆变器， 符合高效率的要求， 电压谐波含量小， 并且实际电路操作简单， 运行安全可靠， 完全符合民用， 具有很大的研究价值和经济价值。参考文献 ［１］ 刘凤君 ． 正弦波逆变器 ． 北京 科学技术出版社， ２００２ 。［２］ 吴守箴， 藏英杰 ． 电气传动的脉宽调制控制技术 ． 北京 机械工业出版社， １９９５ 。随着计算机的广泛应用及网络技术的日益完善，上网已成为不可回避的趋势。各计算机用户可以通过互联网快捷地传送或取得各种信息。为了适应环境变化，更好地利用网络带来的优势，网络会计应运而生。网络会计的出现，大大弥补了会计电算化的不足，成为会计发展的新领域。一、网络会计的概念。所谓网络会计，是指在互联网环境下对各种交易和事项进行确认、计量和披露的会计活动。它是建立在网络环境基础上的会计信息系统，是电子商务的重要组成部分。它将帮助企业实现财务与业务的协同远程报表、报帐、查帐、审计等远程处理，事中动态会计核算与在线财务管理，支持电子单据与电子货币，改变财务信息的获取与利用方式。二、网络会计的特点。计算机作为对信息处理最为快捷有效的工具，它在会计领域中的运用，使会计信息处理有了质的飞跃，网络的发展，为会计信息系统提供了最大限度的、全方位的信息支持。特别是 Ｉｎｔｒａｎｅｔ ，它利用了 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的一系列技术建立企业管理信息系统，以网络的衔接方式进行重新组合，其结果是会计所需处理的各种数据越来越多地以电子形式直接存储于计算机网络之中。这就使网络会计信息处理具有以下特点（一）会计信息提供更及时。以往财务部门信息实时反馈能力不强，一份计划的执行情况、一项投资的获利情况，一般要到本月会计业务结束之后才能从帐上反映出来。随着知识经济时代的到来，产品生命周期的不断缩短、衍生金融工具的不断出现，使得企业的生产经营活动具有很大的不确定性，现行的定期财务报告制度，满足不了外部会计信息使用者以及管理者对及时性的要求。网络会计实现了实时跟踪的功能，可以动态的跟踪企业的每一项业务变动，给予必要的揭露。外部信息使用者可通过上网访问企业的主页，随时掌握企业的最新的及历史财务信息，从而减少其决策风险。而企业管理者亦可随时获取本企业及相关企业的有关财务指标，进行分析比较，及时做出正确预测及决策。（二）会计信息披露更全面。会计信息使用者要求获得全面正确反映企业的财务状况和经营成果的会计信息，不论对企业有利的会计财务状况，还是对企业不利的会计信息，均应予以披露，从而使公众对企业的财务状况有一个全面的了解。但由于有限的篇幅，当前的会计报表无法反映非数量化的信息，也无法反映报表数字处理的会计程序和方法等方面的信息。（三）会计信息的获取更具针对性。计算机网络与其他媒体相比更具有先天的优越性，因为网络为信息的提供者和使用者之间的及时交流创造了条件。计算机网络所提供的人机对话，一改以往会计信息使用者被动的接受统一格式的局面，使信息的获取过程具有交互性。在计算机网络中，使用者可以根据自己的需要获取相关会计信息，并可对这些信息进行进一步的处理。如自己建立索引。若按报表项目建立索引，就相当于根据自己的需要生成一个简化的财务报告；若按部门建立索引，就可获得企业的分部报告；若按时间建立索引，就可以获得各个时期的财务报告。发展网络会计急需解决的五大问题王云江浙江财经学院 会计学院网络会计专业 ３１００１８［摘 要］ 网络经济改变了整个社会经济的生产结构和劳动结构， 打破了传统的企业管理模式和会计模式， 由此， 也动摇了传统会计理论的框架。本文从网络会计时空观的角度， 对当前我国会计假设理论的不足进行剖析， 认为在网络经济环境下， 会计系统以计算机、 网络技术等新型的信息处理工具置换了传统的纸张、 笔墨和算盘， 而这种置换不仅仅是简单的工具改变， 也不再是手工会计的简单模拟， 更重要的是它所带来的对传统会计理念、 理论与方法前所未有的冲击与反思， 并由此而引发叉一场会计发展史上的大革命。［关键词］ 网络会计 会计信息披露 分布式处理 会计数据处理科 技 前 沿６