逆變電源有哪些劣勢?逆變電源開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗有什么區(qū)別?
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在這篇文章中,小編將為大家?guī)砟孀?a href="/tags/電源" target="_blank">電源的相關(guān)報(bào)道。如果你對本文即將要講解的內(nèi)容存在一定興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、逆變電源有哪些劣勢
逆變電源雖然具備效率高、體積小、控制靈活等優(yōu)勢,但在電路結(jié)構(gòu)、工作特性、電磁干擾和成本等方面也存在明顯劣勢。
逆變電源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)難度高。它包含功率器件、驅(qū)動(dòng)、控制、采樣、保護(hù)及濾波等多個(gè)模塊,對器件參數(shù)、PCB 布局、寄生參數(shù)控制要求嚴(yán)格,開發(fā)周期長,調(diào)試難度大,對研發(fā)人員技術(shù)水平要求較高。
存在電磁干擾(EMI)問題。由于功率器件高速開關(guān),會(huì)產(chǎn)生高頻電壓、電流尖峰和諧波,容易對外形成電磁輻射,干擾周邊精密電子設(shè)備正常工作。必須額外增加濾波、屏蔽、吸收電路,增加了系統(tǒng)體積與成本。
輸出可能存在諧波污染。普通 SPWM 逆變電源輸出波形含有一定諧波,若濾波不佳或控制不當(dāng),會(huì)造成電網(wǎng)或負(fù)載側(cè)波形畸變,影響供電質(zhì)量,對精密設(shè)備、傳感器等易產(chǎn)生干擾。
成本相對較高。高性能逆變電源需要采用高速開關(guān)器件、數(shù)字控制器、磁性元件及散熱結(jié)構(gòu),高端機(jī)型還會(huì)使用 SiC、GaN 等寬禁帶器件,整體成本高于線性電源、普通變壓器等設(shè)備。
可靠性依賴元器件與控制。逆變電源工作在高頻開關(guān)狀態(tài),功率器件承受電應(yīng)力大,一旦出現(xiàn)過壓、過流、短路等故障,易造成器件損壞。同時(shí)對驅(qū)動(dòng)、控制電路依賴性強(qiáng),任何環(huán)節(jié)異常都可能導(dǎo)致整機(jī)失效。
輕載效率偏低。部分拓?fù)湓谳p載時(shí)開關(guān)損耗、驅(qū)動(dòng)損耗、控制電路損耗占比大,能量利用率下降,難以在全負(fù)載范圍內(nèi)保持高效率。
二、開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗有什么區(qū)別?
開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗是逆變電源中最主要的兩類損耗,二者在產(chǎn)生時(shí)機(jī)、產(chǎn)生原因、表現(xiàn)形式、影響因素等方面有明顯區(qū)別。
產(chǎn)生時(shí)機(jī)不同:
·開關(guān)損耗:只發(fā)生在功率器件開通、關(guān)斷的瞬間,是動(dòng)態(tài)過程中的損耗。
·導(dǎo)通損耗:發(fā)生在器件完全導(dǎo)通、穩(wěn)定工作的整個(gè)時(shí)間段內(nèi),是靜態(tài)過程中的損耗。
產(chǎn)生原因不同:
·開關(guān)損耗:由器件開通、關(guān)斷時(shí)電壓與電流波形重疊造成,與開關(guān)速度、頻率密切相關(guān)。
·導(dǎo)通損耗:由器件導(dǎo)通電阻或飽和壓降引起,電流流過導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的損耗,與電流大小成正比。
影響因素不同:
·開關(guān)損耗:主要受開關(guān)頻率、開關(guān)速度、驅(qū)動(dòng)電路、寄生參數(shù)、母線電壓影響,頻率越高損耗越大。
·導(dǎo)通損耗:主要受導(dǎo)通電阻、負(fù)載電流、工作溫度影響,電流越大、溫度越高,損耗越明顯。
對效率的影響不同:
·開關(guān)損耗:在高頻逆變中占主導(dǎo)地位,是限制頻率提升的關(guān)鍵因素。
·導(dǎo)通損耗:在低頻、大電流工況下占比更高,是影響重載效率的主要因素。
降低方法不同:
·降低開關(guān)損耗:采用軟開關(guān)技術(shù)、高速器件(SiC/GaN)、優(yōu)化驅(qū)動(dòng)。
·降低導(dǎo)通損耗:選用低導(dǎo)通電阻器件、多管并聯(lián)、優(yōu)化散熱。
簡單總結(jié):開關(guān)損耗是 “通斷瞬間的動(dòng)態(tài)損耗”,導(dǎo)通損耗是 “導(dǎo)通期間的靜態(tài)損耗”,二者共同決定逆變電源的整體效率。
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