第一講:逆變器基礎知識大收羅
發布時間:2012-05-04 來源:電子元件技術網
中心議題:
* 逆變器的用途
* 逆變器的工作原理
* 逆變器的分類
* 逆變器關鍵參數簡介
* 逆變器未來發展方向
* 逆變器的理想設計
逆變器(Inverter,逆向變壓器件)是一種直流到交流(DC to AC)的變壓器,可將可變直流輸出轉換成清潔220V正弦 50Hz 或 其他類型交流電,可用於各類設備,最大限度地滿足移動供電場所或無電地區用戶對交流電源的需要。廣泛用在通訊、工業設備、衛星通信設備、軍用車載、醫療救護車、警車、船舶、太陽能及風能發電領域。

逆變器的用途
第一,逆變器是商業電網或地方電網的關鍵組件。
suizhejingjishehuidefazhan,renleishehuiduinengyuandexuqiuliangyuelaiyueda,shiyouziyuandejinquejiqijiagederiyipansheng,yijichuantongnengyuanshiyongmianlinwuranhuanjingdengzhuduowentishirenmenzhuanxiangduiqingjienengyuan(國內資源豐富的太陽能/風能)的發展。逆變器是整個太陽能/風能係統的關鍵組件,可將由太陽能/風能獲得的可變直流輸出轉換成清潔正弦 50 或 60Hz 電流,從而滿足我們對在日常環境中不可或缺的220伏交流電,非常適用於為商業電網或地方電網提供電源。
第二,滿足“移動”時代的需求
隨著現在人們生活方式的改變,高節奏,高快捷的生活需求在日益的擴大,於是現在的3C產品,更多的數碼產品都在朝著這樣的方向發展著,於是我們處了一個 “移動”deshidai,yidongbangong,yidongtongxun,yidongxiuxianheyuledeshenghuozhong。zaiyidongdezhuangtaizhong,renmenbudanxuyaoyoudianchihuodianpinggonggeidediyazhiliudian,tongshigengxuyaowomenzairichanghuanjingzhong 不可或缺的220伏交流電,逆變器就可以滿足我們的這種需求。
逆變器的工作原理
逆變器的工作原理其實就是一個低壓直流轉換為高壓交流的過程。其直流電壓分兩路:一給前級IC供電產生一個KHZ級的控製信號,一路到前級功率管。下麵是從低壓直流轉換成高壓交流過程中的3個步驟及每個步驟產生的結果電流(壓):
步驟1:由控製信號推動功率管不斷開關使高頻變壓器初級產生低壓的高頻交流電。
產生 電壓低、頻率高的交流電
步驟2:通過高頻變壓器輸出高頻交流電再經過快速恢複二極管全橋整流輸出一個高頻的幾百V直流電到後級功率管。
產生 電壓高、頻率高的交流電
步驟3:由後級IC產生50HZ左右的控製信號來控製後級的功率管工作,輸出220V 50HZ的交流電。
產生 220V 50HZ 的交流電
逆變器的分類
逆變器的分類方法很多,表1是常用的逆變器分類方法:

下麵對比較重要的幾種逆變器進行說明:
正弦波逆變器:輸出的是與日常使用電網一樣的正弦波交流電,提供高質量的交流電,能夠帶動任何種類的負載,但技術要求和成本均高。
方波逆變器:輸出的是質量較差的方波交流電,對負載和逆變器本身會造成劇烈的不穩定影響。製作采用簡易的多諧振蕩器,其技術屬於50年代的水平,將逐漸退出市場。
準正弦波逆變器(屬於方波範疇) :輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)從(cong)正(zheng)向(xiang)最(zui)大(da)值(zhi)到(dao)負(fu)向(xiang)最(zui)大(da)值(zhi)之(zhi)間(jian)有(you)一(yi)個(ge)時(shi)間(jian)間(jian)隔(ge),波(bo)形(xing)由(you)折(zhe)線(xian)組(zu)成(cheng),連(lian)續(xu)性(xing)不(bu)好(hao),但(dan)可(ke)滿(man)足(zu)我(wo)們(men)大(da)部(bu)分(fen)的(de)用(yong)電(dian)需(xu)求(qiu),效(xiao)率(lv)高(gao),噪(zao)音(yin)小(xiao),售(shou)價(jia)適(shi)中(zhong),因(yin)而(er)成(cheng)為(wei)市(shi)場(chang)中(zhong)的(de)主(zhu)流(liu)產(chan)品(pin)。
有源逆變器:使電流電路中的電流,在交流側與電網連接而不直接接入負載的逆變器
無源逆變器:使電流電路中的電流,在交流側不與電網連接而直接接入負載(即把直流電逆變為某一頻率或可調頻率的交流電供給負載)的逆變器。[page]
逆變器關鍵參數簡介
不管是消費者使用還是開發者設計,對於逆變器的以下幾個重要參數都需要熟悉:
1、逆變效率。
逆變效率是衡量逆變器性能的一個重要參數,逆變效率值用來表征其自身損耗功率的大小,通常以%來表示。逆變器中逆變效率直接關係到係統效率,如果逆變器逆 變效率過低,將嚴重導致係統效率下降。在太陽能光伏發電係統中,太陽電池方陣的轉換效率目前一般不超過18%,且太陽電池的成本較高,如果想提高2%一3 %轉換效率非常困難,但提高逆變器逆變效率3%一5%卻是完全可能的。逆變器效率的高低是逆變器性能好壞的一個該要標準,對光伏發電係統提高發電量和降低 發電成本有著重要影響。
2、額定輸出容量
額e定ding輸shu出chu容rong最zui是shi用yong來lai表biao征zheng逆ni變bian器qi向xiang負fu級ji供gong電dian的de能neng力li。額e定ding輸shu出chu容rong最zui值zhi高gao,則ze逆ni變bian器qi帶dai負fu載zai能neng力li越yue強qiang。額e定ding輸shu出chu容rong量liang值zhi隻zhi是shi針zhen對dui純chun電dian阻zu性xing負fu載zai的de一yi個ge參can考kao,如ru果guo逆ni變bian器qi所suo帶dai的de負fu載zai不bu為wei純chun限xian性xing時shi,逆ni變bian器qi帶dai負fu載zai能neng力li將jiang小xiao於yu給gei出chu的de額e定ding輸shu出chu容rong量liang值zhi。
3、輸出電壓穩定度
輸出電壓穩定度是指逆變器輸出電壓的穩定能力。逆變器中一般會給出輸入直流電壓在允許波動範圍內逆變器輸出電壓的偏差(通常稱為電壓調整率),高性能的逆 變器一般還會給出負載由。0%變化至100%時,逆變器輸出電壓的電壓偏差(通常稱為負載調整率)。標稱電壓通常指的是開路輸出電壓,也就是不接任何負 載,沒有電流愉出的電壓值。獨立太陽能光伏係統中,蓄電池端電壓在充放電時電壓波動很大,鉛酸蓄電池電壓波動可達標稱電壓的30%左右,所以逆變器要有良 好的輸出電壓穩定度,才能保證係統在較大直流輸入範圍內工作。
4、可靠性
太tai陽yang能neng光guang伏fu發fa電dian係xi統tong運yun行xing中zhong,逆ni變bian器qi可ke靠kao性xing是shi形xing響xiang係xi統tong可ke靠kao性xing的de主zhu要yao因yin家jia之zhi一yi。因yin為wei光guang伏fu發fa電dian係xi統tong一yi般ban工gong作zuo在zai比bi較jiao偏pian遠yuan的de艱jian苦ku地di方fang,維wei護hu不bu方fang便bian,逆ni變bian器qi必bi須xu是shi可ke書shu 的。其可書性要求逆變器具有良好的保護功能,包括逆變器中的過流保護和短路保護功能。在光伏發電係統正常運行時,由於負載故障、人為誤操作和外界幹擾等原 因,引起供電係統電流過大或短路等情況是極有可能發生的,要提高可靠性,必須要求逆變器要有相關的保護功能。
5、啟動性能
啟qi動dong性xing能neng是shi指zhi逆ni變bian器qi帶dai負fu載zai啟qi動dong的de能neng力li和he動dong態tai工gong作zuo的de性xing能neng。逆ni變bian器qi在zai額e定ding負fu級ji下xia應ying能neng保bao證zheng其qi正zheng常chang啟qi動dong。一yi般ban電dian阻zu性xing負fu載zai工gong作zuo時shi,逆ni變bian器qi啟qi動dong性xing能neng較jiao好hao。但dan如ru果guo是shi電dian感gan 性負載,如電動機、冰箱、kongtiaohuodagonglvshuibengqidongshi,gonglvkenengshiedinggonglvdejibeiyishang。tongchangganxingfuzaiqidongshi,nibianqijiangchengshoujiaodadelangyonggonglv。gunibianqideqidongxingneng 要求在感性或其他負載啟動時,逆變器內部器件能承受多次滿負荷啟動而不致使功率器件損壞。
6、諧波失真度
dangnibianqishuchudianyaboxingweizhengxianboshihuoxiuzhengboshi,chulejibowaihaihanyouxiebofenliang,tongchangjiangxiebofenliangzaishuchudianyazongboxingzhongdebilichengweixieboshizhendu。gaocixiebodianliuhuizaidianganxing 負載產生渦流,導致器件嚴吹發熱,嚴重的會損壞電氣設備。一般逆變器會注明其諧波失真度。方波逆變器的諧波失真約為40%,一般隻適合於純阻性負載;修正 波逆變器的諧波失真小於20%左右,適合於大部分負載;而正弦波逆變器的諧波失真較小,能適用於所有的交流用電負載。
逆變器未來發展方向
社she會hui日ri益yi電dian氣qi化hua的de現xian在zai,各ge種zhong產chan品pin中zhong逆ni變bian器qi的de要yao求qiu也ye越yue來lai越yue高gao,需xu求qiu量liang也ye越yue來lai越yue大da。那na麼me在zai逆ni變bian器qi快kuai速su發fa展zhan的de同tong時shi,它ta的de發fa展zhan趨qu勢shi又you是shi怎zen樣yang的de呢ne?
第一,高頻化。
逆ni變bian器qi開kai關guan頻pin率lv的de提ti高gao能neng夠gou有you效xiao的de減jian少shao裝zhuang置zhi的de體ti積ji和he重zhong量liang,同tong時shi還hai能neng夠gou消xiao除chu變bian壓ya器qi和he電dian感gan的de音yin頻pin噪zao聲sheng。在zai改gai善shan輸shu出chu電dian壓ya的de動dong態tai響xiang應ying能neng力li的de時shi候hou也ye減jian小xiao了le裝zhuang置zhi的de體ti積ji和he質zhi量liang。
第二,高性能化。
要求它的穩壓性能好, 空載及負載時輸出電壓有效值都要穩定;另外,波形的質量也要求要高。對突加或突減負載時輸出電壓的瞬態響應著一特性要好。
第三,並聯及模塊化。
現在的逆變器已經向著大功率和可靠性在發展,所以為了提高係統的可靠性, 就必須要實現模塊化。
第四,小型化。
這裏的小型化指的就是變壓器的小型化。
第五,高輸入功率因數化。
第六,數字化。
第七,智能化。
無論什麼產品開發到智能狀態下,與傳統的模式相比那肯定是更上一個層次的。
逆變器的理想設計
理想的逆變器,從直流變到交流的功率總是一定的值而沒有脈動,直流電源波形和電流波形中也不應該產生脈動;而在實際的逆變電路中,因為逆變器的脈動數等有限製,因而逆變功率P是脈動的。當逆變器的逆變功率p的脈動波形由直流電流來體現時,稱之為電壓型逆變器。電壓型逆變器的特點是:
1)直流側有較大的直流濾波電容。
2)當負級功率因致變化時,交jiao流liu輸shu出chu電dian壓ya的de波bo形xing不bu變bian,即ji交jiao流liu輸shu出chu電dian壓ya波bo形xing與yu負fu載zai無wu關guan。交jiao流liu輸shu出chu電dian壓ya的de波bo形xing,通tong過guo逆ni變bian開kai關guan的de動dong作zuo被bei直zhi流liu電dian源yuan電dian容rong上shang的de電dian壓ya鉗qian位wei成cheng方fang波bo。
3)在逆變器中,與逆變開關並聯有反饋二極管,所以交流電壓與負載無關,是方波。
4)輸出電流的相位隨負載功率因數的變化而變化,換向是在同橋臂開關管之間進行的。
5)可以通過控製輸出電壓的幅值和波形來控製其輸出電壓。
你心目中的理想逆變器設計是怎麼樣的?請到本論壇發表你的高見:
【暢所欲言】你心目中理想的逆變器設計是怎麼樣?
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