2011年三大热门电子技术话题探讨

高效率逆变器设计

太阳能交流发电系统是由光伏组件、光伏控制器、蓄电池组和逆变器共同组成（如图1）,，其中，逆变器是最重要的部分。逆变器是一种电源转换装置，其主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电，图2表示了逆变器在太阳能交流发电系统中的作用。

1）半导体功率器件的选择

太阳能逆变器通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供终端用户使用。最高效率是太阳能逆变器的最重要指标，除了通过一个boost电路来对太阳能电池输入电压进行最大功率点跟踪，功率器件的加入以及正确选用，将会大大提高太阳能逆变器的效率。

用于逆变器的功率器件主要有IGBT和MOSFET两种，其中IGBT导通压降具有非线性特性，可以使IGBT的导通压降不随着电流的增加而显著增加，其工作在50HZ的电网频段，MOSFET比IGBT工作在更高的开关频率，一般在16KHZ频段左右。在DC/AC升压变换器中，由升压二极管、升压晶体管和储能电感组成的电压变换电路，输入的脉冲经过放大器放大后驱动晶体管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，此时，在电感的另一端就能得到交流电压。一般而言，在选择升压二极管时，必须考虑到反向恢复电流对升压开关的影响，因为这会导致额外的损耗，使用碳化硅二极管，可大大减少晶体管的开通损耗和二极管的关断损耗，还可减少电磁干扰。对于额定600V的升压开关，可采用超级结MOSFET，可降低单位面积的导通电阻。对于需要1200V功率开关的太阳能逆变器，IGBT是适当的选择。使用超级结MOSFET在输出变换器中，开关频率没有DC/AC变换器的高，处理由所有组变换器产生的电流总和时，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)将是最理想的器件。

3）逆变器的拓扑结构设计

逆变器的拓扑结构决定着整个太阳能并网发电系统的效率和成本，是影响系统经济可靠运行的关键因素,拓扑结构的选择和光伏逆变器额定输出功率有关：对于4kw以下的光伏逆变器，通常选用直流母线不超过500v，单相输出的拓扑结构,而大功率光伏逆变器需要使用更多的光伏电池组和三相逆变输出，最大直流母线电压会达到1000v，综合考虑开关速度，利用中心点箝位的拓扑结构，便可使用600v的器件取代1200v的器件，提高太阳能逆变器的效率。不管是单向还是三相光伏逆变器拓扑设计，其趋势都是朝着效率更高、无功功率补偿和双向变换模式发展，通过在原来的拓扑设计上适当的增加功率器件，可以使太阳能逆变器高效的运作。

电动汽车充电技术

电动汽车早已成为世界车展上的一个焦点，其替代传统能源驱动技术无疑是未来行业发展的重点。对于一台电动汽车，蓄电池是其动力所在，充电是其不可缺少的行为，为适应当今社会快速发展的步伐，智能快速的充电方式成为了电动汽车充电技术的发展趋势。

1）电动汽车的充电方式

目前电动汽车充电方式有三种，即更换电池、快速充电、无线充电。

更换电池实质是将新能源汽车动力电池环节市场化运营，有利于降低电动车的售价及减短充电时间，但是行业专业化高。快速充电是以较大电流在短时间内为电动汽车提供快速充电服务。增大充电电流，可以使电池极板上单位时间内恢复的活性物质增多，但是会减短电池的使用寿命。"无线充电"策略摆脱了线的束缚，其最流行的解决方案包括电磁感应和磁共振。

2）电动汽车用充电电池及其充电技术

电动汽车充电的载体是动力电池，在充电过程中，通过电化学反应把电能转化为化学能，缩短动力电池的充电时间和增加动力电池的充电容量是充电的关键技术。目前主要的电动汽车动力电池由铅酸电池、氢镍电池、锂离子电池三分天下。

动力电池的性能由其物理结构决定，并决定着充电技术的选取。铅酸电池受环境的影响较大，温度等因素会对电池的SOC值影响较大，在变电流放电的情况下，脉冲分阶段恒流快速充电能够很好的适应铅酸电池的充电特点。氢镍电池在高温充电时，副反应氧析出反应会加速，使得电池内压升高，容易发生爆炸，可以通过调整配方工艺加以改善，提高高温下充电效率和安全性，其充电技术主要采取恒电流充电方式。锂离子电池目前是运用最多的动力电池，其性能与正极材料密切相关，锂钴氧化物和锂锰氧化物适宜锂离子的脱嵌，成本低廉、无污染以及耐过充性和热安全性更好，对充电过程中的保护要求相对较低，适宜作为正极材料。动力电池的性能和寿命不仅与自身的参数有关，充电方式、充电结束电压、充放电电流等充电过程中的因素也会对其造成一定的影响，需要根据各种因素对动力电池的充电技术进行选取。

3）超级电容在快速