正弦波逆變器（運(yùn)用于應(yīng)急后備電源的場(chǎng)所）

介紹

正弦波逆變器

使用

1）電源選擇

必須由蓄電池或者汽車點(diǎn)煙器提供電源。根據(jù)產(chǎn)品的不同可選擇12V、24V、48V。

UPS電源（Uninterrupted Power Supply不間斷電源）是為重要負(fù)載提供不受電網(wǎng)干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的電力供應(yīng)的電源設(shè)備，在市電掉電后，UPS可給負(fù)載繼續(xù)提供一段時(shí)間供電，保證負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)使用，此系列UPS采用帶輸出隔離變壓器的高頻雙變換結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的全數(shù)字控制技術(shù)，輸出穩(wěn)定、潔凈、不間斷具備完備的網(wǎng)絡(luò)管理功能，一般UPS電源有1000w-20000w規(guī)格。

2）連接逆變器到電源

關(guān)掉逆變器和所有裝置的開(kāi)關(guān)于“OFF”狀態(tài)

A：電池供電：把電池的負(fù)極連接到逆變器的黑色接端子（-），電池的正極連接到逆變器的紅色接線端子（+）。

B：汽車點(diǎn)煙器供電：點(diǎn)煙器的專用連線按照紅線對(duì)逆變器紅端子，黑線對(duì)逆變器黑端子連接好后，把點(diǎn)煙器的插頭插到汽車點(diǎn)煙器即可。

3）連接逆變器到用電器

確保負(fù)載電源是逆變器的標(biāo)稱電源，并且啟動(dòng)電流不能超過(guò)逆變器的峰值容量。連接完逆變器和用電電器后，打開(kāi)逆變器和用電器。

參數(shù)示例

產(chǎn)品性能

1）純正弦波輸出，適用于電視機(jī)、電冰箱、電磁爐、電風(fēng)扇。

2）微波爐、空調(diào)等家用設(shè)備使用＃微電腦（CPU）控制技術(shù)，性能優(yōu)越。

3）超寬輸入電壓范圍、高精度輸出、全自動(dòng)穩(wěn)壓。

4）內(nèi)置過(guò)載、短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)溫等保護(hù)功能，可靠性高。

5）簡(jiǎn)潔明了的LED顯示，可升級(jí)到全面的數(shù)字化LCD顯示，方便觀察機(jī)器狀態(tài)。

6）供電時(shí)間可根據(jù)不同要求任意配置。

7）采用閥控式免維護(hù)鉛酸電池，智能型電池管理，過(guò)充，過(guò)放電保護(hù)，延長(zhǎng)電池使用壽命。

正弦波逆變器

安裝方法

1）打開(kāi)包裝箱，檢查附件是否齊備（一條交流輸入線和一本說(shuō)明書(shū)）；

2）選擇通風(fēng)、清潔的安裝環(huán)境；

3）確認(rèn)直流電源輸出電壓和（或）蓄電池的電壓與逆變器要求的直流輸入電壓相符合；

4）確認(rèn)電源的正負(fù)極性，高電位為正，低電位為負(fù)；

5）將正極接到逆變器的正極接線柱上（標(biāo)有“+”），負(fù)極接到負(fù)極接線柱上（標(biāo)有“-”）。確保連接可靠；

6）從附件袋中取出交輸入線，將其中的一端插入機(jī)箱上標(biāo)有“ACIN”的插座中，將另一端插入市電插座中；

7）將負(fù)載輸入線連接在逆變器的輸出插座（標(biāo)有“ACOUT”）上。

基本結(jié)構(gòu)

正弦波逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的變換裝置，它是通過(guò)控制半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件(如SCR， GTO， GTR， IGBT和功率MOSFET等)的導(dǎo)通和關(guān)斷，把直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能。控制功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的電路就是逆變器的控制電路，控制電路輸出一定的電壓脈沖，使功率變換電路中的功率開(kāi)關(guān)管按照一定規(guī)律導(dǎo)通和關(guān)斷，這時(shí)功率主電路的輸出為特定的諧波組合，最后通過(guò)濾波電路得到需要的電壓波形。

輸入電路

逆變器的輸入通常是直流電(或市電經(jīng)過(guò)整流濾波得到的直流電)，這些直流電包括直流電網(wǎng)、蓄電池、光伏電池以及其他方式得到的直流電。通常這些電能不能直接作為逆變器輸入側(cè)電壓，而是通過(guò)一定的濾波電路和EMC電路之后才作為逆變器的輸入。

逆變主電路

逆變器主電路是由功率開(kāi)關(guān)器件組成的功率變換電路，主電路的結(jié)構(gòu)形式分很多種，不同的輸入輸出條件下，主電路形式也不相同，每種功率變換電路都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮最合適的電路拓?fù)渥鳛橹麟娐方Y(jié)構(gòu)。?

控制電路

控制電路按照逆變器輸出的要求，通過(guò)一定的控制技術(shù)產(chǎn)生一組或者多組脈沖電壓，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路作用于功率開(kāi)關(guān)管，使功率開(kāi)關(guān)管按照指定的次序?qū)ɑ蛘哧P(guān)斷，最終在主電路輸出端得到所需的電壓波形?？刂齐娐返淖饔脤?duì)于逆變系統(tǒng)至關(guān)重要，控制電路的性能直接決定了逆變器輸出電壓波形的質(zhì)量。

輸出電路

輸出電路一般包括輸出濾波電路和EMC電路，如果輸出為直流電，應(yīng)在后面加入整流電路。對(duì)于隔離輸出的逆變器，輸出電路前級(jí)還應(yīng)有隔離變壓器。根據(jù)輸出是否需要穩(wěn)壓電路，可將輸出電路分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)輸出量只由控制電路決定，而閉環(huán)系統(tǒng)中輸出量還受反饋回路影響，使輸出更加穩(wěn)定。

輔助電路

控制電路與輸入輸出電路的某些部分或芯片有特定的輸入電壓要求，輔助電源可滿足電路中特定的電壓需求。通常情況下輔助電源由一個(gè)或幾個(gè)DC-DC變換器構(gòu)成，對(duì)于交流輸入的場(chǎng)合，輔助電源由整流后的電壓與DC-DC變換器組合完成。

保護(hù)電路

保護(hù)電路通常包括輸入過(guò)壓、欠壓保護(hù)、輸出過(guò)壓、欠壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)流和短路保護(hù)。對(duì)于在特定場(chǎng)合工作的逆變器還有其他保護(hù)，如在溫度很低或者很高的場(chǎng)合需要有溫度保護(hù)，在某些氣壓變化的情況下還要有氣壓保護(hù)，在潮濕的環(huán)境中要有濕度保護(hù)等。

分類

逆變器有許多種分類方法，根據(jù)輸出波弦性質(zhì)可分為三類：正弦波逆變器、方波逆變器和梯形波逆變器。正弦波逆變器輸出的是正弦波交流電，方波逆變器輸出的則是質(zhì)量較差的方波交流電。

逆變器通常分為電壓輸入型和電流輸入型。與直流斬波器不同的是，其調(diào)制脈沖的寬度和正弦波相關(guān)，因此輸出的電流或電壓接近正弦波。由于需要大量的電感元件來(lái)模擬電流源，所以電流供給式逆變器很少用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)。電壓輸入型逆變器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能進(jìn)行雙向能量轉(zhuǎn)換，所以電動(dòng)汽車上幾乎都采用這種逆變器。典型三相全橋電壓輸入型逆變器。

根據(jù)不同的需要，它的輸出波形可以為方波或脈寬調(diào)制波形，脈寬調(diào)制方案又可以分為正弦PWM、電流滯環(huán)PWM、電壓空間SVPWM等。逆變器可以采用PWM技術(shù)給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和永磁同步電機(jī)輸出脈寬凋制波形，合適的方案可以有效抑制諧波，更好地利用直流電壓，減少直流電壓波動(dòng)。

原理

逆變器的功能是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，它由逆變橋、SPWM波模塊!驅(qū)動(dòng)模塊和濾波電路組成，其中SPWM逆變電路是產(chǎn)生純正正弦波的關(guān)鍵。SPWM波模塊產(chǎn)生一直是研究的熱點(diǎn)，SPWM就是脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，也就是占空比可變的脈沖波形，PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)。對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，來(lái)等效地獲取所需要的波形，在進(jìn)行脈寬調(diào)制的時(shí)候，如果使脈沖系列的占空比按照正弦規(guī)律來(lái)安排，則輸出電壓經(jīng)過(guò)濾波可以得到正弦波形，同時(shí)使得負(fù)載電流中的諧波成分大為減小，稱之為正弦波脈寬調(diào)制。

發(fā)展歷程

正弦波逆變器技術(shù)的發(fā)展始終與功率器件及其控制技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合，從開(kāi)始發(fā)展至今共經(jīng)歷了五個(gè)階段。

第一階段：20世紀(jì)50年代到60年代，晶閘管(SCR)的誕生為正弦波逆變器的發(fā)展創(chuàng)造了條件；

第二階段：20世紀(jì)70年代，可關(guān)斷晶閘管(GTO)及雙極型晶體管的出現(xiàn)使逆變器技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用；

第三階段：20世紀(jì)80年代，功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管和MOS控制晶間管的問(wèn)世為逆變器的大功率發(fā)展方向奠定了基礎(chǔ)；

第四階段：20世紀(jì)90年代，微電子技術(shù)的發(fā)展使新的控制技術(shù)如矢量控制技術(shù)、多電平控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)和重復(fù)控制等技術(shù)在逆變領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，極大的促進(jìn)了逆變器技術(shù)的發(fā)展；

第五階段：21世紀(jì)初，隨著電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論和微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步和改進(jìn)，逆變器技術(shù)朝著高效率、高頻化、高可靠性、高功率密度和智能化的方向發(fā)展。

發(fā)展趨勢(shì)

隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展和各行業(yè)對(duì)逆變器控制性能要求的提高，正弦波逆變器也得到了快速發(fā)展，目前逆變器的發(fā)展方向主要為：

高頻化指的是提高功率開(kāi)關(guān)器件的工作頻率，這樣不但可以減小整個(gè)系統(tǒng)的體積，而且對(duì)音頻噪聲有很好的抑制作用，同時(shí)提高了逆變器輸出電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。高頻工作的功率開(kāi)關(guān)器件對(duì)應(yīng)于高頻隔離變壓器，高頻隔離變壓器的應(yīng)用對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的體積又有了進(jìn)一步的減小。

有效值是逆變器輸出電壓的主要參數(shù)，高性能的逆變器輸出電壓有效值穩(wěn)定，同時(shí)有很高的波形質(zhì)量，適應(yīng)非線性負(fù)載的能力強(qiáng)。由于很多時(shí)候逆變器所帶的負(fù)載會(huì)突變，高性能逆變器要求輸出電壓有較高瞬態(tài)響應(yīng)性能。對(duì)于交流輸出電壓的另一個(gè)重要參數(shù)是頻率，好的逆變器不但要求輸出電壓有效值穩(wěn)定，而且要求頻率也穩(wěn)定。具有上述特點(diǎn)的逆變器才能稱得上是高性能逆變器。

目前的逆變器技術(shù)可以制作出大功率產(chǎn)品，但是在大功率應(yīng)用場(chǎng)合一旦這個(gè)逆變器系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。而在由小功率逆變器通過(guò)并聯(lián)技術(shù)組成的系統(tǒng)中，每個(gè)單元的正常工作與否都不影響其它單元的工作，這樣對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的可靠性就有了極大的提升。

小型化是對(duì)應(yīng)于高頻化的結(jié)果，因?yàn)槭鼓孀兤餍⌒突饕椒ň褪翘岣唛_(kāi)關(guān)管工作頻率，使用高頻變壓器。另一種方法是改進(jìn)控制法，優(yōu)化SPWM波的頻譜從而減小濾波器體積。

很多逆變系統(tǒng)使用一定的拓?fù)潆娐钒阎绷麟娹D(zhuǎn)換成高頻交流脈沖，再進(jìn)行整流得到所需的直流電壓。輸出電流出現(xiàn)的尖峰會(huì)降低輸入功率因數(shù)，提高輸入側(cè)功率因數(shù)可以有效解決逆變器對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染。

逆變器的數(shù)字化不是簡(jiǎn)單在逆變器中應(yīng)用數(shù)字器件，如FPGA和單片機(jī)，而是整個(gè)系統(tǒng)依靠數(shù)字器件的計(jì)算能力和離散控制法完成。隨著硬件的發(fā)展，處理器速度越來(lái)越高，促使逆變器向著智能化與數(shù)字化的方向發(fā)展。

應(yīng)用領(lǐng)域

新能源從廣義上來(lái)說(shuō)指太陽(yáng)能,它包括風(fēng)能、水的勢(shì)能、化學(xué)能等。新的能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能將成為主要能源。這些新能源通常用半導(dǎo)體材料制成的光伏電池收集，運(yùn)用一定的科學(xué)技術(shù)手段轉(zhuǎn)化成人們需要的各種各樣的電能，逆變技術(shù)就是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

對(duì)諧波污染的有效管理不僅能夠提高用電設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和能源節(jié)約,而且關(guān)系到國(guó)民用電安全的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)市電整流后利用現(xiàn)代逆變技術(shù)再轉(zhuǎn)換為市電標(biāo)準(zhǔn),可以凈化市電的諧波污染,保護(hù)用電設(shè)備和用戶安全。逆變器是小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中重要的組成部分,它承擔(dān)將直流電轉(zhuǎn)換成交流電為負(fù)載供電的任務(wù)。

逆變器還廣泛應(yīng)用于其他多個(gè)領(lǐng)域,如交流電動(dòng)機(jī)變速調(diào)速、電動(dòng)機(jī)制動(dòng)再生能源回饋、不間斷電源系統(tǒng)、感應(yīng)加熱、弧焊電源、變頻電源等。

正弦波逆變器

優(yōu)點(diǎn)

采用逆變技術(shù)有很多優(yōu)越性：

1.靈活地調(diào)節(jié)輸出電壓或電流的幅度和頻率；

2.將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換成交流電或其他形式的直流電；

3.明顯地減小用電設(shè)備的體積和重量，節(jié)省材料；

4.高效節(jié)能；

5.動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制性能好、電氣性能指標(biāo)好；

6.保護(hù)快。