將直流電轉換為交流電:逆變器的基本原理
發布時間:2024-07-12 責任編輯:lina
【導讀】傳(chuan)統(tong)上(shang),直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)實(shi)現(xian)的(de),其(qi)中(zhong)使(shi)用(yong)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)運(yun)行(xing)的(de)電(dian)機(ji)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)以(yi)產(chan)生(sheng)所(suo)需(xu)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)。與(yu)此(ci)相(xiang)反(fan),驅(qu)動(dong)直(zhi)流(liu)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)稱(cheng)為(wei)轉(zhuan)換(huan)器(qi),因(yin)此(ci)當(dang)應(ying)用(yong)於(yu)直(zhi)流(liu)到(dao)交(jiao)流(liu)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)時(shi),名(ming)稱(cheng)為(wei)逆(ni)變(bian)器(qi),該(gai)名(ming)稱(cheng)被(bei)保(bao)留(liu)下(xia)來(lai)。另(ling)一(yi)種(zhong)版(ban)本(ben)使(shi)用(yong)安(an)裝(zhuang)在(zai)真(zhen)空(kong)管(guan)中(zhong)的(de)機(ji)械(xie)開(kai)關(guan)機(ji)構(gou),該(gai)機(ji)製(zhi)以(yi)適(shi)當(dang)的(de)間(jian)隔(ge)切(qie)換(huan)直(zhi)流(liu)電(dian)的(de)極(ji)性(xing)。
什麼是逆變器?
大da多duo數shu電dian源yuan設she計ji都dou包bao括kuo一yi個ge稱cheng為wei整zheng流liu器qi的de部bu分fen,該gai整zheng流liu器qi將jiang輸shu入ru的de交jiao流liu波bo轉zhuan換huan為wei不bu穩wen定ding的de直zhi流liu電dian壓ya。但dan是shi,我wo們men不bu能neng總zong是shi依yi賴lai來lai自zi建jian築zhu物wu主zhu電dian源yuan的de交jiao流liu輸shu入ru到dao我wo們men的de係xi統tong中zhong。
逆變器是一種將直流電 (DC) 轉換為交流電 (AC) 的設備。逆變器有許多用途和可以找到逆變器的常見地方,包括:
工業製造
可再生能源(風力發電機和太陽能發電場)
備用電池係統
交流電機變速驅動器
電動車
逆變器將直流電轉換為交流電
傳(chuan)統(tong)上(shang),直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)實(shi)現(xian)的(de),其(qi)中(zhong)使(shi)用(yong)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)運(yun)行(xing)的(de)電(dian)機(ji)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)以(yi)產(chan)生(sheng)所(suo)需(xu)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)。與(yu)此(ci)相(xiang)反(fan),驅(qu)動(dong)直(zhi)流(liu)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)稱(cheng)為(wei)轉(zhuan)換(huan)器(qi),因(yin)此(ci)當(dang)應(ying)用(yong)於(yu)直(zhi)流(liu)到(dao)交(jiao)流(liu)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)時(shi),名(ming)稱(cheng)為(wei)逆(ni)變(bian)器(qi),該(gai)名(ming)稱(cheng)被(bei)保(bao)留(liu)下(xia)來(lai)。另(ling)一(yi)種(zhong)版(ban)本(ben)使(shi)用(yong)安(an)裝(zhuang)在(zai)真(zhen)空(kong)管(guan)中(zhong)的(de)機(ji)械(xie)開(kai)關(guan)機(ji)構(gou),該(gai)機(ji)製(zhi)以(yi)適(shi)當(dang)的(de)間(jian)隔(ge)切(qie)換(huan)直(zhi)流(liu)電(dian)的(de)極(ji)性(xing)。
daduoshuxiandainibianqidouyongzuogutaishebei,buxuyaoyidongbujianjikejiangzhiliudianzhuanhuanweijiaoliudian。zheshitamennenggouchuangzaogenggaoshuipingdekekaoxingbingtigonggenghaodexiaolv。nibianqibiandeyuelaiyuefuza,keyitigongkekaodedianli,shenzhinenggouweimingandedianqishebeigongdian。qingjiedezhengxiandianyuanduiyushiyongnibianqitigongdejiaoliudiandedianjiheminganshebeideshiyongshoumingfeichangzhongyao。
逆變器如何工作?
大多數現代逆變器利用某種形式的 H 橋qiao電dian路lu來lai改gai變bian直zhi流liu電dian的de極ji性xing。在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia,需xu要yao放fang大da較jiao低di電dian壓ya的de直zhi流liu電dian流liu以yi匹pi配pei它ta將jiang提ti供gong的de交jiao流liu電dian的de電dian壓ya。切qie換huan直zhi流liu電dian壓ya的de行xing為wei自zi然ran會hui產chan生sheng交jiao流liu電dian,因yin為wei原yuan則ze上shang,交jiao流liu電dian源yuan是shi在zai特te定ding頻pin率lv下xia切qie換huan極ji性xing的de電dian流liu。
H 橋由四個開關組成,可用於通過 H 形電路切換負載的極性,因此電流可以根據開關方向沿任一方向流過 H 這些電路通常用於反轉電機極性,如下圖所示。
用於電機控製的H橋電路
圖2.一個簡單的H橋電路可用於有效地切換直流極性。圖片由作者提供
基本的 H 橋可以以正確的頻率提供交流電,但功率輸出的波形與電網應提供的波形不同。
當直流電源極性通過Hqiaoqiehuanshi,dedaodeboxingshifangxingde。duiyumouxieyingyong,zhiyaobopinzaishidangdefanweinei,fangboxingjiubuhuiyouhai,danshi,duiyugengmingandedianqishebeihejiaoliudianjideyunxing,tamenkenenghuichuxianwenti。zhexiemingandedianzishebeixuyaochunzhengxianjiaoliudianboxingcainengzhengchangyunxingheyanchangshiyongshouming,yinweifangbohuisunhuaimouxieshebei。
逆變器的種類
逆(ni)變(bian)器(qi)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)它(ta)們(men)產(chan)生(sheng)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)類(lei)型(xing)進(jin)行(xing)分(fen)類(lei)。電(dian)網(wang)產(chan)生(sheng)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)是(shi)純(chun)正(zheng)弦(xian)形(xing)狀(zhuang)的(de),根(gen)據(ju)正(zheng)弦(xian)波(bo)的(de)形(xing)狀(zhuang)在(zai)高(gao)壓(ya)和(he)低(di)壓(ya)之(zhi)間(jian)平(ping)滑(hua)交(jiao)替(ti)。
由於基本的H橋(qiao)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)隻(zhi)能(neng)正(zheng)向(xiang)或(huo)反(fan)向(xiang)切(qie)換(huan)電(dian)壓(ya),因(yin)此(ci)在(zai)不(bu)添(tian)加(jia)元(yuan)件(jian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),它(ta)們(men)無(wu)法(fa)直(zhi)接(jie)實(shi)現(xian)正(zheng)弦(xian)波(bo)形(xing)。所(suo)添(tian)加(jia)元(yuan)件(jian)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)決(jue)定(ding)了(le)每(mei)種(zhong)逆(ni)變(bian)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)波(bo)形(xing)。逆(ni)變(bian)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)三(san)種(zhong)常(chang)見(jian)的(de)波(bo)形(xing)是(shi):
方波形
修正正弦波
純正弦波
這些類型的逆變器的名稱相當直觀,每個逆變器的成本與它們實現正弦交流波形的接近程度直接相關。
方波逆變器
方波逆變器隻是一個 H 橋(qiao)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)極(ji)性(xing),以(yi)創(chuang)建(jian)正(zheng)確(que)周(zhou)期(qi)和(he)幅(fu)度(du)的(de)波(bo)形(xing)。由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)逆(ni)變(bian)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)的(de)性(xing)質(zhi),這(zhe)種(zhong)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)。方(fang)波(bo)逆(ni)變(bian)器(qi)是(shi)簡(jian)單(dan)的(de)逆(ni)變(bian)器(qi)設(she)計(ji),具(ju)有(you)低(di)成(cheng)本(ben)的(de)特(te)點(dian),在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)比(bi)改(gai)進(jin)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)或(huo)純(chun)正(zheng)弦(xian)波(bo)逆(ni)變(bian)器(qi)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)。
根(gen)據(ju)應(ying)用(yong)的(de)不(bu)同(tong),方(fang)波(bo)逆(ni)變(bian)器(qi)可(ke)以(yi)創(chuang)建(jian)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)且(qie)經(jing)濟(ji)高(gao)效(xiao)的(de)方(fang)式(shi)將(jiang)直(zhi)流(liu)電(dian)轉(zhuan)換(huan)為(wei)交(jiao)流(liu)電(dian),隻(zhi)要(yao)被(bei)供(gong)電(dian)的(de)設(she)備(bei)不(bu)受(shou)非(fei)正(zheng)弦(xian)波(bo)形(xing)交(jiao)流(liu)電(dian)的(de)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。
改進的正弦波逆變器
改進的正弦波逆變器使用 H 橋電路和高速開關。在改進的正弦波逆變器中,直流電源通過 H 橋交替供電,而高速開關以平均電壓模擬正弦波形交流電源的方式脈衝電流。微控製器使用不同的開關脈衝(稱為脈寬調製或PWM)來切換電源,以便任何時間段的平均電壓模擬波周期中正弦功率的預期電壓。
zhezhongkaiguanzuoyongdejieguoshiyigejietijietiboxing,qixingzhuanggengjiejinzhengxianbodexingzhuang,dantarengranbuwanquanshizhengxianbo。duiyuxuduoyingyong,zhezhongleixingdejiaoliudianyuanshikeyijieshoude,bingqiekeyongyudaduoshuleixingdedianzihedianjiyingyong。
比較純正弦波和修正正弦波
純正弦波逆變器
chunzhengxianbonibianqidegongzuoyuanliyugaijindezhengxianbonibianqixiangtong,danshixuyaoewaidedianziyuanjianlaijinyibujianggaijinhoudezhengxianboxihuaweiyudianwangdianyuanfeichangxiangsidebo。weileshixianzheyidian,xiugaihoudezhengxianboshuchutongguoLC電路。
基本的LC電路由電感器(L)和電容器(C)組zu成cheng,電dian容rong器qi可ke以yi用yong作zuo電dian諧xie振zhen器qi,將jiang並bing排pai的de樓lou梯ti平ping滑hua成cheng可ke通tong行xing的de正zheng弦xian形xing狀zhuang。波bo形xing的de形xing狀zhuang就jiu像xiang電dian網wang產chan生sheng的de電dian力li。純chun正zheng弦xian波bo逆ni變bian器qi產chan生sheng的de功gong率lv對dui於yu敏min感gan設she備bei具ju有you更geng高gao的de質zhi量liang,但dan與yu改gai進jin的de正zheng弦xian波bo或huo方fang波bo逆ni變bian器qi相xiang比bi,效xiao率lv較jiao低di。
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