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逆变器是什么逆变器有哪些分类

2020-02-15 18:10:14来源:励志吧0次阅读

逆变器是什么?逆变器有哪些分类?

我们日常生活中电子产品的使用,大部分通过220V交流电利用开关电源或者其它一些整流电路将交流电转换成直流使用,而所谓的逆变,就是将直流电转换为交流电的过程,它是一个整流转换的逆向过程,所以叫做逆变器。逆变器它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成,为我们生活带来了很多便利,比如户外烧烤,户外照明,车载冰箱等,都是将电瓶内的直流电通过逆变器转换成220V 50HZ的交流电来使用。当然,除此之外,逆变器还广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱,录像机、按摩器、风扇、照明等。下面来为大家介绍逆变器是什么?逆变器的分类、亮度控制电路图、效率的影响因素、逆变器效率提升方法、逆变器寿命影响因素、使用注意事项。

逆变器是什么

逆变器是一种DC to AC的变压器,它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电的交流电压转变为稳定的12V直流输出,而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电;两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制(PWM)技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器,Adapter用的是UC3842,逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6~40V,其内部设有一个误差放大器,一个调节器、振荡器。

逆变器的分类

1、按逆变器输出交流电能的频率分,可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为 50~60Hz的逆变器;中频逆变器的频率一般为 400Hz到十几kHz;高频逆变器的频率一般为十几kHz到MHz。

2、按逆变器输出的相数分,可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

3、按照逆变器输出电能的去向分,可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电输送的逆变器,称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。

4、按逆变器主电路的形式分,可分为单端式逆变器,推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。

5、按逆变器主开关器件的类型分,可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。前者,不具备自关断能力,元器件在导通后即失去控制作用,故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类;后者,则具有自关断能力,即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制,故称之为“全控型”,电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。

6、按直流电源分,可分为电压源型逆变器(VSI)和电流源型逆变器(CSI)。前者,直流电压近于恒定,输出电压为交变方波;后者,直流电流近于恒定,输也电流为交变方波。

7、按逆变器输出电压或电流的波形分,可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。

8、按逆变器控制方式分,可分为调频式(PFM)逆变器和调脉宽式(PWM)逆变器。

9、按逆变器开关电路工作方式分,可分为谐振式逆变器,定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。

10、按逆变器换流方式分,可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。

逆变器的亮度控制电路图

上图所示为逆变器的亮度控制电路,它主要由运算放大器IC3、二极管D9、电容器C30及电阻器R23、R22、R33、R34、R32等构成。

主控电路部分将亮度调节信号以PWM脉冲的方式给运算放大嚣IC3的◎脚(同相输入端)t其输出端与反向输入端短接,组成一个电压增益为1的放大器,将亮度调节电平放大后,经过D9整流、R23、C30滤波后,通过R22、R34送入IC2的④,经R33、R32送到IC2的@I脚。调整PWM脉冲信号宽度,经驱动电路后送往高压电路,最终改变了高压幅度,也就改变了背光灯的亮度,实现了亮度调节的目的。

逆变器效率的影响因素

提高逆变器效率唯一的措施就是降低损耗,逆变器的主要损耗来自于IGBT、MOSFET等功率开关管,以及变压器、电感等磁性器件。损耗和元器件的电流,电压以及选用的材料采取的工艺有关系。

1、IGBT的损耗

主要有导通损耗和开关损耗,其中导通损耗和器件内阻、经过的电流有关,开关损耗和器件的开关频率,器件承受的直流电压有关。

2、电感的损耗

主要有铜损和铁损,铜损指电感线圈电阻所引起的损耗,当电流通过线圈电阻发热时,一部分电能就转变为热能而损耗,由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成,因此称为铜损,铜损可以通过测量变压器短路阻抗来计算。铁损包括两个方面:一是磁滞损耗,另一是涡流损耗,铁损可以通过测量变压器空载电流来计算。

逆变器效率提升方法

目前有三种技术路线:一是采用空间矢量脉宽调制等控制方式,降低损耗,二是采用碳化硅材料的元器件,降低功率器件的内阻,三是采用三电平,五电平等多电平电气拓扑以及软开关技术,降低功率器件两端的电压,降低功率器件的开关频率。

1、电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)

是一种全数字控制方式,具有直流电压利用率高,易于控制等的优点,被广泛应用逆变器中。直流电压利用率高,可以在相同大小的输出电压下,采用更低的直流母线电压,从而降低了功率开关器件的电压应力,器件上的开关损耗更小,逆变器的变换效率得到了一定的提升。在空间矢量合成中,有多种矢量序列组合方法,通过不同的组合和排序,可以获得减小功率器件开关次数的效果,从而能够进一步减小逆变器功率器件的开关损耗。

2、采用碳化硅材料的元器件

碳化硅器件的单位面积的阻抗仅为硅器件的百分之一。利用碳化硅材料制作的IGBT(绝缘栅双极晶体管)等功率器件,其通态阻抗减为通常硅器件的十分之一,碳化硅技术可以有效减小二极管反向恢复电流,从而能降低功率器件上的开关损耗,主开关所需的电流容量也能相应减小。因此,将碳化硅二极管作为主开关的反并二极管,是改善逆变器效率的途径。与传统快恢复硅反并联二极管相比,采用碳化硅反并联二极管后,二极管反向恢复电流显著减小,并可以改善1%的总变换效率。采用快速IGBT后,由于开关速度加快,并能改善2%整机变换效率。当把SiC反并二极管与快速IGBT相结合后,逆变器的效率将进一步改善。

3、软开关与多电平技术

软开关技术利用谐振原理,使开关器件中的电流或者电压按正弦或者准正弦规律变化,当电流自然过零时,关断器件;当电压自然过零时,开通器件。从而减少了开关损耗,同时极大地解决了感性关断,容性开通等问题。当开关管两端的电压或流过开关管的电流为零时才导通或者关断,这样开关管不会存在开关损耗。三电平逆变器拓扑主要应用在于高压大功率场合。与传统两电平结构相比,三电平逆变器输出增加了零电平,功率器件的电压应力减半。因为这个优点,在相同的开关频率下,三电平逆变器可以比两电平结构采用更小的输出滤波电感,电感损耗、成本和体积都能有效减小;而在相同的输出谐波含量下,三电平逆变器可以比两电平结构采用更低的开关频率,器件开关损耗更小,逆变器的变换效率得到提高。

逆变器寿命影响因素

一、器件寿命

1、逆变器从广义上面属于开关电源,所以其组成器件基本上可以分为电阻、电容、二极管、功率器件(IGBT或者MOS管)、电感和变压器、电流传感器、IC、光耦、继电器等。

2、电阻、贴片电容和瓷片电容的使用寿命一般都可以达到20年以上,电感和变压器在设计时,只要不超过其材料温度,理论上认为是可以长期工作而不失效的;小功率的二极管,三极管基本可以工作10万小时以上;继电器的机械寿命一般在100万次以上,电气寿命大于1万次;功率器件IGBT或者MOS只要满足设计规格,一般也不考虑寿命。风扇和保险丝属于易损元器件,对逆变器寿命不会造成影响,坏了只需及时更换就可以;薄膜电容的寿命是10万小时以上,电解电容寿命在105℃情况下一般在H,寿命长的也只有H,但是随着温度每降低10℃,寿命翻倍。所以在逆变器里面,器件最大的短板在电解电容寿命方面。

二、设计因素

器件的寿命是保证逆变器寿命的基础因素,然而优良的设计是保证逆变器寿命的核心因素。那么哪些设计因素会严重影响逆变器的寿命而在短时间内难以被察觉呢?

1、温度是影响逆变器寿命的重要因素之一,尤其是电解电容和光耦这些元器件,温度每升高10℃,电解电容的寿命减少一半,过高的温度,也会加速光耦的光衰,然而IGBT的驱动一般都是用光耦,所以光耦的失效会造成IGBT的损坏。

2、继电器在零电流切换的时候,寿命达100万次,然而随着切换时电流的增大,寿命几乎成指数形式衰减,精准的软件控制使继电器在零电流角度切换是保证继电器寿命的关键因素。

3、逆变器工作环境一般都比较恶劣,受干扰因素很多,如电质量差,当地感性负载比较大等等,如果逆变器保护功能和EMC设计不好,则很容易受到外界的干扰,一旦IGBT驱动受到干扰,则很容易导致其误导通引起炸机。

三、综合因素

虽然组串式逆变器是IP65的防护等级,可以安装室内和室外,但是安装环境的好坏对逆变器的寿命也是有很大影响的。如果逆变器安装在阳光直射、湿度、酸碱度较大的环境会使得逆变器的寿命减少,而且在暴晒的环境下会容易引起逆变器过温降载从而影响发电量。所以选择适宜的安装环境也是保证逆变器寿命的关键因素。

逆变器的使用注意事项

1、直流电压要一致

每台逆变器都有接入直流电压数值,如12V,24V等,要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如,12V 逆变器必须选择12V蓄电池。

2、逆变器输出功率必须大于电器的使用功率,特别对于启动时功率大的电器,如冰箱、空调,还要留大些的余量。

3、正、负极必须接正确

逆变器接入的直流电压标有正负极。红色为正极(+),黑色为负极(—),蓄电池上也同样标有正负极,红色为正极(+),黑色为负极(—),连接时必须正接正(红接红),负接负(黑接黑)。连接线线径必须足够粗,并且尽可能减少连接线的长度。

4、应放置在通风、干燥的地方,谨防雨淋,并与周围的物体有20cm以上的距离,远离易燃易爆品,切忌在该机上放置或覆盖其它物品,使用环境温度不大于40℃。

5、充电与逆变不能同时进行。即逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中。

6、两次开机间隔时间不少于5秒(切断输入电源)。

7、请用干布或防静电布擦拭以保持机器整洁。

8、在连接机器的输入输出前,请首先将机器的外壳正确接地。

9、为避免意外,严禁用户打开机箱进行操作和使用。

10、怀疑机器有故障时,请不要继续进行操作和使用,应及时切断输入和输出,由合格的检修人员或维修单位检查维修。

11、在连接蓄电池时,请确认您的手上没有其它金属物,以免发生蓄电池短路,灼伤人体。

12使用环境 基于安全和性能的考虑,安装环境应具备以下条件:

①干燥:不能浸水或淋雨;

②阴凉:温度在0℃与40℃之间;

③通风:保持壳体上5CM内无异物,其它端面通风良好。

上文相关知识大家都了解了吗?这些是为大家整理的逆变器是什么?逆变器的分类、亮度控制电路图、效率的影响因素、逆变器效率提升方法、逆变器寿命影响因素、使用注意事项。曾几何时,光伏发电因为光照强度和温度的变化,逆变器输出功率波动大,对电产生冲击,而被称为垃圾电而受到限制。随着技术的进步,光伏逆变器完善了多种保护功能,增加了低(零)电压穿越,SVG无功补偿,防PID,逆变器储能等功能,不仅光伏电站自身越来越安全,而且还可以解决电中一些故障,如在电出现短时间剧烈振荡时,支撑电一段时间,电功率因素低时,还可以发出无功,提高功率因素,加入储能电池后,可以在波谷时吸收电能,波峰时释放电能,起到削峰填谷的作用;通过向组件输入反向直流电,或者负极接地,还可以延缓组件的PID,提高组件的寿命。

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