文献综述
1.课题研究的现状及趋势随着传统能源的日渐枯竭，现在越来越多的新能源被开发利用起来，像太阳能发电、氢能原、再生能源燃料电池，这些新型能源产生的电能都是直流电形式。但是当前的一些电气设备还是以利用交流电为主，为了解决供给与利用形式之间的矛盾，就需要将这些新能源产生的直流电转换成交流电[1]。电网提供的电能并不能对许多领域的电气设备直接供电，这些设备需要不同的频率、幅值和供电形式。为了满足这些要求，就需要将电能转换成设备所需要的形式[2]。逆变器是将直流电转换为交流电的一种电力电子装置，正好为这些新能源与交流电气设备搭建了利用的桥梁，并且逆变器能够灵活地调节输出电流电压的频率和幅值。现阶段的逆变器具有开关频率高、动态响应速度快、稳定性好等优点[3]。早期逆变器的开关器件主要是用普通的晶闸管、电力晶体管，由于这些开关管特性的局限性，发展出来多是中小容量、低频率的逆变器。到了二十世纪儿八十年代，随着绝缘栅晶体管IGBT、功率场效应管MOSFET等的问世，就为大容量、高频逆变器的发展创造了条件[4]。早期的逆变器多采用模拟控制方式，由于使用了大量的元器件来构建电路结构，所以逆变器的体积也比较庞大，控制电路非常复杂，很难实现复杂的智能控制策略，这样就使得设备更新升级困难，元器件的参数容易受到温度的影响，以及存在电磁干扰等问题。如果系统出现严重问题，例如功率开关管短路、输入电压过高等，不能及时封锁功率开关管的脉冲，就会使整个系统损毁，也不能进行智能化处理。 随着电力电子器件和大规模集成电路的发展，微处理器如单片机、DSP被应用到逆变器的控制电路中，使逆变器的控制方式数字化[5]。随着数字信号处理技术的快速发展，数字信号处理器的流水线操作方式，大大降低了指令执行的周期，这样就可以使很多复杂的控制算法得到应用。微处理器具有很强的数据处理能力和很快的计算速度，使得一些优秀的控制策略能够应用到逆变器的控制中，这就提高了系统的精确性和稳定性[6]。数字化的控制方式使得硬件电路结构变得简洁，系统的的抗干扰能力得到增强，系统升级更为简单，不必改变原来电路结构，通过在线修改系统程序就可以把更为优秀的控制策略引进系统中，省去了硬件电路调试的麻烦，大大的缩短了研发周期[7]。在线修改程序来更改不同的控制策略，优化系统的性能，实现产品的升级，并且容易实现规模化生产。全控型快速半导体器件IGCT、GTO、BJT、IGBT等被广泛应用，逆变器才发展为SPWM控制技术方式，即通过一一系列脉冲宽度的调制来等效的获得所需要的波形。SPWM逆变器具有的优点是具有普遍适用性，结构简单，控制和调节性能好[8]。它还能够消除谐波、调节和稳定输出电压，因而SPWM逆变器被广泛的研究和应用。后来出现了像随机SPWM、特定消谐SPWM等逆变器，它们的结构都基本相似，原理相同，只是调制控制SPWM技术不同。伴随着电力电子技术的快速发展，各种设备对电能标准也越来越高，为了满足各种设备对电能形式的要求，逆变技术的研究也越来越深入。今后逆变技术的发展趋势如下: 高频化:由于功率开关器件本身的开关频率低，同时采用的是模拟控制方式，这就使得对数据的采集和处理数度受到限制，使得逆变器的一些特性较差。最典型的缺陷是系统的动态特性较差，很难满足一些实时控制场合，不能实时跟踪给定，动态调节过程很长，所以系统的稳定性比较差[9]。随着新型高性能功率开关器件的出现，与高速微处理器相配合，使得逆变器的高频化等级越来越高。高频逆变器最明显的优点是: 可以使设备的体积明显减小，例如工频为20KHZ 的逆变器的体积就为50KHZ 逆变器的1/20-1/10[10]。数字化:随着数字信号采用以微处理器为核心的数字控制方式的逆变器问世以后，使得各种优秀的控制策略得以被应用在逆变系统中，从而使逆变效率和品质得到更大的提高。 模块化:将逆变器的各个电路组成部分整合到不同模块中，进行统一设计，模块化设计的逆变器的扩展性更强，各个模块分离后，减少各个电路部分之间的电磁干扰，使得体统的维护、更换更为方便，并且利于系统的升级。
2.意义和价值传统能源的日渐枯竭，现在越来越多的新能源被开发利用起来，像太阳能发电、氢能原、再生能源燃料电池，这些新型能源产生的电能都是直流电形式。但是当前的一些电气设备还是以利用交流电为主，为了解决供给与利用形式之间的矛盾，就需要将这些新能源产生的直流电转换成交流电[11]。电网提供的电能并不能对许多领域的电气设备直接供电，这些设备需要不同的频率、幅值和供电形式。逆变器就是将直流电转换为交流电的一种电力电子装置，正好为这些新能源与交流电气设备搭建了利用的桥梁，并且逆变器能够灵活地调节输出电流电压的频率和幅值。目前逆变器被广泛应用于光伏发电系统。 电力电子技术和控制技术不断发展的同时，使得逆变技术也同步升级[12]，系统的控制精度和稳定性不断提高，现阶段的逆变器具有开关频率高、动态响应速度快、稳定性好等优点。同时，随着数字信号处理技术的快速发展，数字信号处理器的流水线操作方式[13]，大大降低了指令执行的周期，这样就可以使很多复杂的控制算法得到应用。微处理器具有很强的数据处理能力和很快的计算速度，使得一些优秀的控制策略能够应用到逆变器的控制中，这就提高了系统的精确性和稳定性。
参考文献
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资料编号：[677204]
