開關型逆變器技術的發展趨勢

    隨著全控型功率器件的高頻調制技術的快速發展和不斷完善，開關型逆變器無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，開關型逆變器技術仍然在許多方面以更快的速度不斷地發展，從總體來看，可以包含以下方面：

    (1)高頻化

    開關型逆變器在高頻化的發展方向上已經取得了很大的成就。高頻化技術直接導致了隔離變壓器和交流濾波器體積、重量的明顯減小；同時，高頻化也導致了開關損耗的迅速增加和電磁干擾的增大。高頻化的發展也在很大程度上受制于逆變器轉換功率的量級。

    軟開關技術的提出和應用在很大程度上緩解了開關損耗和電磁干擾的影響，特別是PWM軟開關技術在實現軟開關的同時，兼顧了脈寬調制線性化和易于實現的優點，因此獲得了廣泛的應用。當前，逆變器高頻化技術在中小功率高頻鏈多級變換逆變器中的應用已相當成熟，但各種高頻鏈單級變換逆變器的應用和諧振型高頻鏈單級變換逆變器的應用正在推廣之中，其中有很多技術問題還需要進一步的探索和研究。自從美國威斯康星（Wisconsin）大學的D.M.Divan教授提出直流母線諧振軟開關技術和橋臂極諧振軟開關技術后，逆變器的高頻化開始向中大功率等級逆變領域擴展，由于受到大功率器件開關特性的制約，這個領域的高頻化還有許多事情要做。

    (2)逆變器的模塊集成化發展

    功率器件的模塊化和智能化過程實際上由來已久了。隨著集成技術的進步，模塊內除功率器件之外，還集成有相應的接口電路、保護電路（含過電流、過電壓、欠電壓和過熱保護等）和驅動電路，通常稱為智能功率模塊（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），這是微電子技術與電力電子技術的完美結合，是電力電子技術的重大進步，并且已經在許多應用領域顯示出巨大的優越性。但需要指出的是：無論是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源器件的影響，在集成的功率等級和形成集成化的功率變換裝置上都還很有限。

    (3)開關型逆變器的數字化、網絡化控制

    傳統的開關型逆變器多為模擬控制。隨著數字控制芯片的快速發展，逐漸出現了數字-模擬混合型控制。雖然模擬控制有其連續性好和響應速度快等許多優點。但其存在許多固有缺陷，如電路復雜、調試困難、穩定性和一致性差等。隨著開關型逆變器的模塊化和串并聯技術的發展，特別是在分布式系統中對開關型逆變器的控制具有網絡化的功能要求，模擬控制電路將無能為力。

    各種專用的高速數字處理芯片數字信號處理器（DSP）和大規模現場可編程邏輯門陣列芯片（FPGA）的出現極大地提高了信息的處理速度和處理能力，使得開關型逆變器的數字化，網絡化控制實現已成為今后發展中最重要的趨勢。它的優越性主要可體現在以下方面：可以使開關型逆變器的控制具有網絡化的功能，即逆變器的工作可按控制中心的指令實時改變；其工作參數可通過數據通信進行傳送；可以方便地實現各種高性能的控制算法，包括各種參數可設定的或自適應的PID控制、重復控制、各種智能控制等；可以按負載特性的不同靈活地進行控制策略、控制方法和控制參數的調整，而通常不必重新制作硬件電路板，所有的工作可以通過軟件設計完成；易于實現標準化的設計，使得可靠性提高、一致性好、維修方便；易于實現系統的監控、故障診斷及安全運行的冗余控制。<