本發(fā)明涉及光伏發(fā)電
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池等共同組成。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏逆變器是整個太陽能系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，是光伏系統(tǒng)的核心，太陽能是通過電池板轉(zhuǎn)化產(chǎn)生電能的。但是，電池板所轉(zhuǎn)化的電力是直流電，要真正成為多數(shù)場合可使用的交流電就少不了一個特殊的裝備——逆變器，逆變器的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，光伏逆變器為光伏系統(tǒng)核心器件。逆變器性能的改進對于提高系統(tǒng)的可靠性、效率，提高系統(tǒng)的壽命、降低成本至關(guān)重要逆變器是一種由半導(dǎo)體器件組成的電力調(diào)整裝置，主要用于把直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。一般由升壓回路和逆變橋式回路構(gòu)成。升壓回路把太陽電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓；逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價地轉(zhuǎn)換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開關(guān)元件構(gòu)成，通過有規(guī)則地讓開關(guān)元件重復(fù)開-關(guān)（on-off），使直流輸入變成交流輸出。逆變電源按變換方式可分為工頻變換和高頻變換，但無論哪一種變換方式都需要使用磁性材料。在逆變器采用高頻變壓器絕緣的主電路中，起隔離及功率變換作用的電磁元件是高頻變壓器，早期電路工作頻率在15-20khz之間，由于冷軋取向硅鋼片在此頻率下功率損耗(簡稱功耗)過大，已不能使用，而采用鐵硅鋁磁粉心或mnzn軟磁鐵氧體等磁性材料制造成磁芯；但隨著逆變器逆變技術(shù)正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發(fā)展，電路工作頻率不斷提高，鐵硅鋁磁粉心的功耗隨著工作頻率的提高急劇增大而無法使用，在這種情況下只能采用mnzn鐵氧體材料磁芯，這是由于mnzn鐵氧體在高頻下的具有較低的功耗，mnzn鐵氧體材料另一個突出的優(yōu)點是其成本要大大低于鐵硅鋁磁粉心。但隨著逆變技術(shù)朝著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發(fā)展，現(xiàn)有的mnzn鐵氧體材料性能已經(jīng)不能滿足逆變器的需要。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料，該錳鋅磁性材料通過合理改進原料配方，使得制備的磁性材料具有更高的磁導(dǎo)率和良好的高頻特性，而且功率損耗、居里溫度、飽和磁通密度等指標(biāo)均有較大的改善，同時本發(fā)明提供的制備方法其材料成本較低、原料易得、工藝簡明，具有較高的使用價值和良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料，包括以下重量份的原料：三氧化二鐵105-110份、氧化鋅18-22份、氧化錳44-48份、氧化鎳2-3份、三氧化二鈷0.06-0.18份、二氧化鋯0.08-0.16份、五氧化二鈮0.05-0.07份、氧化錫0.03-0.11份、三氧化二鋁0.01-0.07份、二氧化鈦0.08-0.14份、氧化銪0.1-0.3份、稀土氧化物1-3份。優(yōu)選地，所述光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料包括以下重量份的原料：三氧化二鐵108份、氧化鋅20份、氧化錳46份、氧化鎳2.5、三氧化二鈷0.12份、二氧化鋯0.12份、五氧化二鈮0.06份、氧化錫0.07份、三氧化二鋁0.04份、二氧化鈦0.11份、氧化銪0.2份、稀土氧化物2份。優(yōu)選地，所述稀土氧化物為氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠中的一種或幾種。本發(fā)明還提供了一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，稱取各組分原料，將三氧化二鐵、氧化鋅、氧化錳、氧化鎳加水送入球磨機中球磨1-2小時，噴霧干燥，過60-100目篩，再在空氣推板窯中進行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為900-950℃，預(yù)燒時間為1-3小時，得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、三氧化二鈷、二氧化鋯、五氧化二鈮、氧化錫、三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化銪、稀土氧化物加入送入球磨機中球磨2-3小時，噴霧干燥，過130-180目篩得到混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合物b加入全自動干壓機，在壓強15-25噸/平方厘米的條件下干壓成型，將成型后的坯件放進燒結(jié)爐，在0.008%-0.2%氧體積含量的氮氣氛中，先以145-155℃/小時速率升溫至675-685℃，保溫1.5-2.5小時；再在0.9%-1.2%氧體積含量的氮氣氛中，以124-126℃/小時速率升溫至855-865℃時，保溫0.5-1小時；再在2.5%-3.5%氧體積含量的氮氣氛中，再以79-81℃/小時速率升溫至1280-1320℃，燒結(jié)保溫時間為2.7-3.1小時；燒結(jié)后在0.06%-0.08%氧體積含量的氮氣氛中降溫至室溫即得光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料。優(yōu)選地，所述制備步驟一為：稱取各組分原料，將三氧化二鐵、氧化鋅、氧化錳、氧化鎳加水送入球磨機中球磨1.5小時，噴霧干燥，過80目篩，再在空氣推板窯中進行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為930℃，預(yù)燒時間為2小時，得到混合物a。優(yōu)選地，所述步驟二為：將步驟一制得的混合物a、三氧化二鈷、二氧化鋯、五氧化二鈮、氧化錫、三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化銪、稀土氧化物加入送入球磨機中球磨2-3小時，噴霧干燥，過150目篩得到混合物b。優(yōu)選地，所述步驟三為：將步驟二制得的混合物b加入全自動干壓機，在壓強20噸/平方厘米的條件下干壓成型，將成型后的坯件放進燒結(jié)爐，在0.05%氧體積含量的氮氣氛中，先以150℃/小時速率升溫至680℃，保溫2小時；再在1.08%氧體積含量的氮氣氛中，以125℃/小時速率升溫至860℃時，保溫0.8小時；再在3%氧體積含量的氮氣氛中，再以80℃/小時速率升溫至1300℃，燒結(jié)保溫時間為2.9小時；燒結(jié)后在0.07%氧體積含量的氮氣氛中降溫至室溫即得光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料。優(yōu)選地，所述步驟三中降溫速率為8-14℃/min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：（1）本發(fā)明的一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料通過合理改進原料配方，使得制備的磁性材料具有更高的磁導(dǎo)率，更好的直流疊加特性，材料表面結(jié)構(gòu)緊密，從而使產(chǎn)品機械強度提高、磁導(dǎo)率上升、損耗降低，分段順序增溫?zé)Y(jié)，使得制備的材料功率損耗、頻率特性、居里溫度、飽和磁通密度等指標(biāo)均有較大的改善，具有非常良好的電磁性能和儲能特性，可以完全滿足光伏逆變器的需要，提高光伏逆變器的工作效率。（2)本發(fā)明的一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料添加了稀土氧化物，使得本發(fā)明的磁性材料具有良好的高頻特性，一定程度上調(diào)節(jié)磁性材料的磁性能，擴大其應(yīng)用范圍。（3）本發(fā)明的一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料的制備方法簡單、工藝簡明、材料成本較低、原料易得、適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有較高的實用價值和廣泛的應(yīng)用前景。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1.本實施例的光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料，包括以下重量份的原料：三氧化二鐵105份、氧化鋅18份、氧化錳44份、氧化鎳2份、三氧化二鈷0.06份、二氧化鋯0.08份、五氧化二鈮0.05份、氧化錫0.03份、三氧化二鋁0.01份、二氧化鈦0.08份、氧化銪0.1份、稀土氧化物1份。本實施例中稀土氧化物為氧化鑭。本實施例的光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，稱取各組分原料，將三氧化二鐵、氧化鋅、氧化錳、氧化鎳加水送入球磨機中球磨1小時，噴霧干燥，過60目篩，再在空氣推板窯中進行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為900℃，預(yù)燒時間為3小時，得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、三氧化二鈷、二氧化鋯、五氧化二鈮、氧化錫、三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化銪、稀土氧化物加入送入球磨機中球磨2小時，噴霧干燥，過130目篩得到混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合物b加入全自動干壓機，在壓強15噸/平方厘米的條件下干壓成型，將成型后的坯件放進燒結(jié)爐，在0.008%氧體積含量的氮氣氛中，先以145℃/小時速率升溫至675℃，保溫1.5小時；再在0.9%%氧體積含量的氮氣氛中，以124℃/小時速率升溫至855℃時，保溫0.5小時；再在2.5%氧體積含量的氮氣氛中，再以79℃/小時速率升溫至1280℃，燒結(jié)保溫時間為2.7小時；燒結(jié)后在0.06%氧體積含量的氮氣氛中，以8℃/min降溫速率降溫至室溫即得光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料。實施例2.本實施例的光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料，包括以下重量份的原料：三氧化二鐵110份、氧化鋅22份、氧化錳48份、氧化鎳3份、三氧化二鈷0.18份、二氧化鋯0.16份、五氧化二鈮0.07份、氧化錫0.11份、三氧化二鋁0.07份、二氧化鈦0.14份、氧化銪0.3份、稀土氧化物3份。本實施例中稀土氧化物為氧化鈰。本實施例的光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，稱取各組分原料，將三氧化二鐵、氧化鋅、氧化錳、氧化鎳加水送入球磨機中球磨2小時，噴霧干燥，過100目篩，再在空氣推板窯中進行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為950℃，預(yù)燒時間為3小時，得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、三氧化二鈷、二氧化鋯、五氧化二鈮、氧化錫、三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化銪、稀土氧化物加入送入球磨機中球磨3小時，噴霧干燥，過180目篩得到混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合物b加入全自動干壓機，在壓強25噸/平方厘米的條件下干壓成型，將成型后的坯件放進燒結(jié)爐，在0.2%氧體積含量的氮氣氛中，先以155℃/小時速率升溫至685℃，保溫2.5小時；再在1.2%氧體積含量的氮氣氛中，以126℃/小時速率升溫至865℃時，保溫1小時；再在3.5%氧體積含量的氮氣氛中，再以81℃/小時速率升溫至1320℃，燒結(jié)保溫時間為3.1小時；燒結(jié)后在0.08%氧體積含量的氮氣氛中，以14℃/min降溫速率降溫至室溫即得光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料。實施例3.本實施例的光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料，包括以下重量份的原料：三氧化二鐵108份、氧化鋅20份、氧化錳46份、氧化鎳2.5、三氧化二鈷0.12份、二氧化鋯0.12份、五氧化二鈮0.06份、氧化錫0.07份、三氧化二鋁0.04份、二氧化鈦0.11份、氧化銪0.2份、稀土氧化物2份。本實施例中稀土氧化物為氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠中的一種或幾種。本實施例的光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，稱取各組分原料，將三氧化二鐵、氧化鋅、氧化錳、氧化鎳加水送入球磨機中球磨1.5小時，噴霧干燥，過80目篩，再在空氣推板窯中進行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為930℃，預(yù)燒時間為2小時，得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、三氧化二鈷、二氧化鋯、五氧化二鈮、氧化錫、三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化銪、稀土氧化物加入送入球磨機中球磨2-3小時，噴霧干燥，過150目篩得到混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合物b加入全自動干壓機，在壓強20噸/平方厘米的條件下干壓成型，將成型后的坯件放進燒結(jié)爐，在0.05%氧體積含量的氮氣氛中，先以150℃/小時速率升溫至680℃，保溫2小時；再在1.08%氧體積含量的氮氣氛中，以125℃/小時速率升溫至860℃時，保溫0.8小時；再在3%氧體積含量的氮氣氛中，再以80℃/小時速率升溫至1300℃，燒結(jié)保溫時間為2.9小時；燒結(jié)后在0.07%氧體積含量的氮氣氛中，以11℃/min降溫速率降溫至室溫即得光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料。應(yīng)用以上各實施例制得的光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料性能測試結(jié)果如下：實驗項目實施例1實施例2實施例3對比例初始磁導(dǎo)率μi6680±20%6552±20%6645±20%2600±25%飽和磁通率密度bs（mt）100℃426438433400居里溫度tc（℃）≥250≥250≥250≥220電阻率p(ω·m）6.97.17.05.8功耗pc（mw/cm3）410401405400本發(fā)明的一種光伏逆變器用高性能錳鋅磁性材料通過合理改進原料配方，使得制備的磁性材料具有更高的磁導(dǎo)率和良好的高頻特性，而且功率損耗、居里溫度、飽和磁通密度等指標(biāo)均有較大的改善，同時本發(fā)明提供的制備方法其材料成本較低、原料易得、工藝簡明，具有較高的使用價值和良好的應(yīng)用前景。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。當(dāng)前第1頁12