逆变器基础知识认知和用途

逆变器(Inverter,逆向变压器件)是一种直流到交流(DC to AC)的变压器,可将可变直流输出转换成清洁220V正弦 50Hz 或 其他类型交流电,可用于各类设备,最大限度地满足移动供电场所或无电地区用户对交流电源的需要。广泛用在通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救 护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。

逆变器的用途

第一,逆变器是商业电网或地方电网的关键组件。
随着经济社会的发展,人类社会对能源的需求量越来越大,石油资源的紧缺及其价格的日益攀 升,以及传统能源使用面临污染环境等诸多问题使人们转向对清洁能源(国内资源丰富的太阳能/风能)的发展。逆变器是整个太阳能/风能系统的关键组件,可将 由太阳能/风能获得的可变直流输出转换成清洁正弦 50 或 60Hz 电流,从而满足我们对在日常环境中不可或缺的220伏交流电,非常适用于为商业电网或地方电网提供电源。

第二,满足“移动”时代的需求

随着现在人们生活方式的改变,高节奏,高快捷的生活需求在日益的扩大,于是现在的3C产品,更多的数码产品都在朝着这样的方向发展着,于是我们 处了一个 “移动”的时代,移动办公,移动通讯,移动休闲和娱乐的生活中。在移动的状态中,人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电,同时更需要我们在日常环境中 不可或缺的220伏交流电,逆变器就可以满足我们的这种需求。

逆变器的工作原理

逆变器的工作原理其实就是一个低压直流转换为高压交流的过程。其直流电压分两路:一给前级IC供电产生一个KHZ级的控制信号,一路到前级功率 管。下面是从低压直流转换成高压交流过程中的3个步骤及每个步骤产生的结果电流(压):
步骤1:由控制信号推动功率管不断开关使高频变压器初级产 生低压的高频交流电。
产生 电压低、频率高的交流电
步骤2:通过高频变压器输出高频交流电再经过快速恢复二极管全桥整流输出一个高频的几 百V直流电到后级功率管。

产生 电压高、频率高的交流电
步骤3:由后级IC产生50HZ左右的控制信号来控制后级的功率管工作,输出220V 50HZ的交流电。
产生 220V 50HZ 的交流电。

下面对比较重要的几种逆变器进行说明:

正弦波逆变器:输出的是与日常使用电网一样的正弦波交流电,提供高质量的交流电,能够带动任何种类的负载,但技术要求和成本均高。

方波逆变器:输出的是质量较差的方波交流电,对负载和逆变器本身会造成剧烈的不稳定影响。制作采用简易的多谐振荡器,其技术属于50年代的水 平,将逐渐退出市场。

准正弦波逆变器(属于方波范畴) :输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔,波形由折线组成,连续性不好,但可满足我们大部分的用电需求,效率高,噪音小,售价适中,因而成 为市场中的主流产品。

有源逆变器:使电流电路中的电流,在交流侧与电网连接而不直接接入负载的逆变器
无源逆变器:使电流电路中的电流,在交流侧不与电网连接 而直接接入负载(即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载)的逆变器。

逆变器关键参数简介,不管是消费者使用还是开发者设 计,对于逆变器的以下几个重要参数都需要熟悉:

1、逆变效率。
逆变效率是衡量逆变器性能的一个重要参数,逆变效率值用来表征其自身损耗功率的大小,通常以%来表示。逆变器中逆变效率 直接关系到系统效率,如果逆变器逆 变效率过低,将严重导致系统效率下降。在太阳能光伏发电系统中,太阳电池方阵的转换效率目前一般不超过18%,且太阳电池的成本较高,如果想提高2%一3 %转换效率非常困难,但提高逆变器逆变效率3%一5%却是完全可能的。逆变器效率的高低是逆变器性能好坏的一个该要标准,对光伏发电系统提高发电量和降低 发电成本有着重要影响。

2、额定输出容量
额定输出容最是用来表征逆变器向负级供电的能力。额定输出容最值高,则逆变器带负载能力越强。额定输出容量值只是针对 纯电阻性负载的一个参考,如果逆变器所带的负载不为纯限性时,逆变器带负载能力将小于给出的额定输出容量值。

3、输出电压稳定度
输出电压稳定度是指逆变器输出电压的稳定能力。逆变器中一般会给出输入直流电压在允许波动范围内逆变器输出电压的偏 差(通常称为电压调整率),高性能的逆 变器一般还会给出负载由。0%变化至100%时,逆变器输出电压的电压偏差(通常称为负载调整率)。标称电压通常指的是开路输出电压,也就是不接任何负 载,没有电流愉出的电压值。独立太阳能光伏系统中,蓄电池端电压在充放电时电压波动很大,铅酸蓄电池电压波动可达标称电压的30%左右,所以逆变器要有良 好的输出电压稳定度,才能保证系统在较大直流输入范围内工作。

4、可靠性
太阳能光伏发电系统运行中,逆变器可靠性是形响系统可靠性的主要因家之一。因为光伏发电系统一般工作在比较偏远的艰苦地方, 维护不方便,逆变器必须是可书 的。其可书性要求逆变器具有良好的保护功能,包括逆变器中的过流保护和短路保护功能。在光伏发电系统正常运行时,由于负载故障、人为误操作和外界干扰等原 因,引起供电系统电流过大或短路等情况是极有可能发生的,要提高可靠性,必须要求逆变器要有相关的保护功能。

5、启动性能
启动性能是指逆变器带负载启动的能力和动态工作的性能。逆变器在额定负级下应能保证其正常启动。一般电阻性负载工作时,逆 变器启动性能较好。但如果是电感 性负载,如电动机、冰箱、空调或大功率水泵启动时,功率可能是额定功率的几倍以上。通常感性负载启动时,逆变器将承受较大的浪涌功率。故逆变器的启动性能 要求在感性或其他负载启动时,逆变器内部器件能承受多次满负荷启动而不致使功率器件损坏。

6、谐波失真度
当逆变器输出电压波形为正弦波时或修正波时,除了基波外还含有谐波分量,通常将谐波分量在输出电压总波形中的比例称为谐 波失真度。高次谐波电流会在电感性 负载产生涡流,导致器件严吹发热,严重的会损坏电气设备。一般逆变器会注明其谐波失真度。方波逆变器的谐波失真约为40%,一般只适合于纯阻性负载;修正 波逆变器的谐波失真小于20%左右,适合于大部分负载;而正弦波逆变器的谐波失真较小,能适用于所有的交流用电负载。

逆变器未来发展方向

社会日益电气化的现在,各种产品中逆变器的要求也越来越高,需求量也越来越大。那么在逆变器快速发展的同时,它的发展趋势又是怎样的呢?

第一,高频化。
逆变器开关频率的提高能够有效的减少装置的体积和重量,同时还能够消除变压器和电感的音频噪声。在改善输出电压的动态响 应能力的时候也减小了装置的体积和质量。
第二,高性能化。
要求它的稳压性能好, 空载及负载时输出电压有效值都要稳定;另外,波形的质量也要求要高。对突加或突减负载时输出电压的瞬态响应着一特性要好。
第三,并联及模块化。
现 在的逆变器已经向着大功率和可靠性在发展,所以为了提高系统的可靠性, 就必须要实现模块化。
第四,小型化。
这里的小型化指的就是变压器 的小型化。
第五,高输入功率因数化。
第六,数字化。
第七,智能化。
无论什么产品开发到智能状态下,与传统的模式相比那肯 定是更上一个层次的。你心目中的理想逆变器设计是怎么样的?请到电子元件技术网论坛发表你的高见!

逆变器的理想设计
理想的逆变器,从直流变到交流的功率总是一定的值而没有脉动,直流电源波形和电流波形中也不应该产生脉动;而在实际的 逆变电路中,因为逆变器的脉动数等有限制,因而逆变功率P是脉动的。当逆变器的逆变功率p的脉动波形由直流电流来体现时,称之为电压型逆变器。电压型逆变 器的特点是:
1)直流侧有较大的直流滤波电容。
2)当负级功率因致变化时,交流输出电压的波形不变,即交流输出电压波形与负载无关。交流 输出电压的波形,通过逆变开关的动作被直流电源电容上的电压钳位成方波。
3)在逆变器中,与逆变开关并联有反馈二极管,所以交流电压与负载无关, 是方波。
4)输出电流的相位随负载功率因数的变化而变化,换向是在同桥臂开关管之间进行的。
5)可以通过控制输出电压的幅值和波形来控制 其输出电压。

逆变器

<strong>DC/AC 逆变器的制作</strong>

2022-11-24 9:06:39

逆变器

了解逆变器

2022-11-24 9:28:46

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