逆变器工作原理(20180723173705)

逆变器 （ inverter ）是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ 正弦或方波）。应急电源，一般是把直流电瓶逆变成 220V 交流的。通俗的讲，逆变器是一种将直流电（ DC）转化为交流电（ AC ）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成．利用 TL494 组成的 400W 大功率稳压逆变器电路。它激式变换部分采用 TL494 ，VT1 、 VT2 、 VD3 、 VD4 构成灌电流驱动电路，驱动两路各两只60V/30A 的 MOS FET 开关管。 如需提高输出功率，每路可采用 3～ 4 只开关管并联应用， 电路不变。 TL494 在该逆变器中的应用方法如下第 1、 2 脚构成稳压取样、 误差放大系统，正相输入端 1 脚输入逆变器次级取样绕组整流输出的 15V 直流电压，经 R1、 R2 分压，使第 1 脚在逆变器正常工作时有近4.7～ 5.6V 取样电压。反相输入端 2 脚输入5V 基准电压 由 14 脚输出 。当输出电压降低时， 1 脚电压降低，误差放大器输出低电平，通过 PWM 电路使输出电压升高。正常时 1 脚电压值为 5.4V ， 2 脚电压值为 5V， 3脚电压值为 0.06V 。此时输出 AC 电压为235V 方波电压 。 第 4 脚外接 R6 、 R4、 C2设定死区时间。 正常电压值为 0.01V 。 第 5、6 脚外接 CT、 RT 设定振荡器三角波频率为100Hz 。正常时 5 脚电压值为 1.75V ， 6 脚电压值为 3.73V 。第 7 脚为共地。第 8、 11脚为内部驱动输出三极管集电极，第 12 脚为 TL494 前级供电端，此三端通过开关 S控制 TL494 的启动 /停止，作为逆变器的控制开关。 当 S1 关断时， TL494 无输出脉冲，因此开关管 VT4 ～ VT6 无任何电流。 S1 接通时，此三脚电压值为蓄电池的正极电压。第 9、 10 脚为内部驱动级三极管发射极， 输出两路时序不同的正脉冲。 正常时电压值为1.8V 。第 13、 14、 15 脚其中 14 脚输出 5V基准电压，使 13 脚有 5V 高电平，控制门电路，触发器输出两路驱动脉冲， 用于推挽开关电路。第 15 脚外接 5V 电压，构成误差放大器反相输入基准电压， 以使同相输入端 16 脚构成高电平保护输入端。 此接法中，当第 16 脚输入大于 5V 的高电平时，可通过稳压作用降低输出电压， 或关断驱动脉冲而实现保护。 在它激逆变器中输出超压的可能性几乎没有，故该电路中第 16 脚未用，由电阻 R8 接地。该逆变器采用容量为 400VA 的工频变压器，铁芯采用 45 60mm2 的硅钢片。初级绕组采用直径 1.2mm 的漆包线，两根并绕2 20 匝。次级取样绕组采用 0.41mm 漆包线绕 36 匝，中心抽头。次级绕组按 230V计算，采用 0.8mm 漆包线绕 400 匝。开关管 VT4 ～ VT6 可用 60V/30A 任何型号的 N沟道 MOS FET 管代替。 VD7 可用 1N400X系列普通二极管。 该电路几乎不经调试即可正常工作。当 C9 正极端电压为 12V 时，R1 可在 3.6～ 4.7k Ω 之间选择，或用 10kΩ电位器调整， 使输出电压为额定值。如将此逆变器输出功率增大为近 600W ，为了避免初级电流过大，增大电阻性损耗， 宜将蓄电池改用 24V ，开关管可选用 VDS 为 100V的大电流 MOS FET 管。需注意的是，宁可选用多管并联， 而不选用单只 IDS 大于 50A的开关管，其原因是一则价格较高，二则驱动太困难。建议选用 100V/32A 的2SK564 ，或选用三只 2SK906 并联应用。同时， 变压器铁芯截面需达到 50cm2 ， 按普通电源变压器计算方式算出匝数和线径， 或者采用废 UPS-600 中变压器代用。如为电冰箱、电风扇供电，请勿忘记加入 LC 低通滤波器。1. 问什么是逆变器，它起什么作用答 简单地说， 逆变器就是一种将低压 （ 12或 24 伏或 48 伏）直流电转变为 220 伏交流电的电子设备。 因为我们通常是将 220 伏交流电整流变成直流电来使用， 而逆变器的作用与此相反，因此而得名。 我们处在一个“ 移动 ” 的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。 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。2. 问按输出波形划分，逆变器分为几类答主要分两类，一类是正弦波逆变器，另一类是方波逆变器。 正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电， 因为它不存在电网中的电磁污染。 方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电， 其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生， 这样， 对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。 同时， 其负载能力差，仅为额定负载的 40－ 60％，不能带感性负载 （详细解释见下条） 。 如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大， 严重时会损坏负载的电源滤波电容。 针对上述缺点， 近年来出现了准正弦波 （或称改良正弦波、 修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其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， 使用效果有所改善， 但准正弦波的波形仍然是由折线组成， 属于方波范畴，连续性不好。总括来说，正弦波逆变器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。 准正弦波逆变器可以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。 方波逆变器的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。3. 问何谓 “ 感性负载 ” 答通俗地说，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。 这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多 （大约在 3-7 倍）的启动电流。例如，一台在正常运转时耗电 150 瓦左右的电冰箱， 其启动功率可高达 1000 瓦以上。此外，由于感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间， 会产生反电动势电压， 这种电压的峰值远远大于逆变器所能承受的电压值， 很容易引起逆变器的瞬时超载，影响逆变器的使用寿命。因此，这类电器对供电波形的要求较高。4. 问准正弦波逆变器可以用于哪些电器答准正弦波也分为若干种，从与方波相差无几的方形波到比较接近正弦波的圆角梯形波。 我们这里仅讨论方形波， 这也是目前大部分市售高频逆变器能够提供的波形。这类准正弦波逆变器可应用于笔记本电脑、电视机、组合式音响、摄像机、数码相机、打印机、各种充电器、掌上电脑、游戏机、影碟机、移动 DVD 、 家用治疗仪等等，输出功率较大的逆变器还可以应用于小型电热器具如电吹风机、 电热杯、 厨房电器等等。但对感性负载类电器如电冰箱、 电钻等则不宜长时间使用准正弦波逆变器供电。否则，将可能对逆变器和相关电器产品造成损坏或缩短预期使用寿命。 如果一定要使用感性负载， 建议选用储备功率较大的准正弦波逆变器，如本网站提供的超大峰值功率逆变器。 在这里， 着重谈一下准正弦波逆变器应用于电视机（传统显示器类）的例子。电视机对逆变器有以下三条要求 首先，电视机在开机时， 消磁电路对电能有极大的瞬间需求， 因此对逆变器的峰值功率要求很高。例如，一台 25 吋数字彩电，正常工作状态下的功耗约为 80 瓦，而开机的瞬间功率高达1450 瓦。其次，因为电视机的场频等于交流电网频率， 逆变器输出交流电的频率必须准确。 第三， 逆变器不应对电视机产生干扰。即使能满足以上三个条件， 电视机在使用准正弦波交流电时， 画面仍会有几条固定的干扰纹，色彩也会轻微偏绿 （使用老式电视机时，偏色情况比较严重），但其它无异。5. 问何谓逆变器的效率答 逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力， 因此，它的输入功率要大于它的输出功率。 逆变器的效率即是逆变器输入功率与输出功率之比。 如一台逆变器输入了 100瓦的直流电， 输出了 90 瓦的交流电， 那么，它的效率就是 90％。6. 问什么是持续输出功率什么是峰值输出功率答一些使用电动机的电器或工具， 如电冰箱、洗衣机、电钻等，在启动的瞬间需要很大的电流来推动，一旦启动成功，则仅需较小的电流来维持其正常运转。因此，对逆变器来说， 也就有了持续输出功率和峰值输出功率的概念。 持续输出功率即是额定输出功率； 一般峰值输出功率为额定输出功率的2 倍。必须强调，有些电器，如空调、电冰箱等其启动电流相当于正常工作电流的 3-7倍。 因此， 只有能够满足电器启动峰值功率的逆变器才能正常工作。7. 问应该怎样连接逆变器与电源和负载答 使用 150 瓦以下的电器可直接将 150瓦逆变器插头插至点烟器插座后使用。 超过150 瓦的逆变器通过鳄鱼夹导线直接接到电瓶上， 红线接电瓶正极，黑线接电瓶负极（不可接反，切记）如果用电地点离电瓶较远，逆变器的连线原则是 逆变器同电瓶的连线应尽可能的短， 而 220 伏交流电的输出线长些无妨。8. 问汽车点烟器插口能够输出多大功率的电能答从点烟器插口取电，逆变器应该能够驱动功率为一百余瓦的用电器具。 但有客户反映，接 P4 笔记本电脑几分钟后，逆变器即自动断电并报警。我们知道， P4 笔记本电脑的耗电大约在 90 瓦左右，是较高的。由于有些车型在从电瓶到点烟器插座这段电路上使用了不符合规定的导线和点烟器插座，在电流较大时电路中的损耗剧增，使供给逆变器的电压急剧下降到欠压保护电路动作的临界点－－ 10 伏，导致逆变器停止供电。 为解决这一问题， 并确保今后正常、安全、可靠地使用逆变器，建议用户将上述电路的导线换为铜芯截面积 2.5 平方毫米以上的优质线， 并在必要时一并更换点烟器插座。另外要注意的是从汽车点烟器插口取直流电给逆变器时，汽车点烟器只能支持300W 功率，否则汽车点烟器会由于使用逆变器功率过大而烧坏， 你如果一定要使用大于 300W 的逆变器的话， 可直接从汽车电池接线给逆变器用。9. 问在关闭汽车发动机的情况下可以使用车载逆变器吗答 可以。 在使用 350 瓦以下小功率电器时， 一般的汽车电瓶可在关闭发动机的情况下提供 30-60 分钟的电力， 如果仅使用一台耗电 50－ 60 瓦的笔记本电脑，使用时间则要长得多。 我们的准正弦波逆变器内设有欠压警示和欠压保护电路， 当长时间使用电瓶导致电压下降至 10 伏时，欠压保护电路启动， 输出电压被切断并报警， 以防止电瓶因为电压过低而无法启动发动机的事故。因此， 用户可以放心地在发动机关闭的状态下使用逆变器。10. 问 如果想较长时间地使用逆变器而不启动发动机，怎么办答另备一块同样电压的电瓶， 将其正负极分别用足够粗的导线同原车电瓶的正负极连接起来。 这样，逆变器的独立使用时间可以大幅度延长。11. 问使用逆变器有何危险性答 在从汽车电瓶到逆变器输入端这一段导线承载着非常大的电流， 如果因为导线的质量低劣、 导线过细或负载超标导致铜丝发热甚至最终起火， 将酿成很严重的事故。因此， 在逆变器的使用过程中， 必须严格按照用户手册的规定进行操作。12. 问如何知道电瓶的容量答电瓶上印有很多字母和数字，只要找到 XXAH 的字样就可以知道这是一块多大容量的电瓶。先说 AH 的含义， A 代表安培（ amp. ），即电流的单位， H 代表小时（ hour ）。两个字母在一起的意思就是 “安培小时 “，即在一小时的时间内可持续输出多少安培的电流。前面的 XX 通常为两个数字，即安培的数量。举例来讲， 45AH 代表这块电瓶可以在一个小时的时间内输出（ 12 伏） 45 安培的电流。至于这块电瓶可以输出的功率， 我们用 12 伏乘以 45 安培，得出 540 瓦，这就是该电瓶的输出功率 理论值 。13. 问 一般的家用轿车使用什么规格的电瓶答在通常情况下，气缸容积为 1.3 升以下的小型车配备了 40-45 安时的电瓶，1.6-2.0 升的中型车配备了 50-60 安时的电瓶， 2.2 升以上的中大型车配备了 60 － 80安时的电瓶。 越野车、多功能车配备的电瓶一般比同体积发动机的轿车的电瓶容量要大些。至于电瓶的电压，一般轿车使用 12伏电瓶， 使用柴油发动机的汽车 （包括载重车）大部分使用 24 伏电瓶，少数仍使用 12伏电瓶（如依维柯）。14. 问 如何为电瓶配备合适的逆变器答 假如电瓶的规格是 12 伏 50 安时， 我们用 12 伏乘以 50 安时， 得出电瓶的输出功率为 600 瓦。如果逆变器的效率为 90％，则我们再用 90 ％乘以 600 瓦， 得出 540 瓦。这就是说， 您的这块电瓶可推动一台输出功率最大为 540 瓦的逆变器。 当然， 您也可以采取 “ 一步到位 ” 式的采购办法，即先不管目前自己车上用的电瓶的规格， 而买一台输出功率为 800 瓦的逆变器。 然后， 先在眼下这块电瓶的允许范围内使用， 等将来换了更大的车后再满功率使用。 最后， 对逆变器的功率要求不高， 比如说有 100 瓦就够了， 那您完全可以买个小功率逆变器。 此外， 在确定逆变器的功率时， 还有一个重要原则， 即在使用逆变器时，不要长期满载运行，否则会大大缩短逆变器的寿命， 同时逆变器的故障率也将显著上升。 我们强烈建议用户， 最好在不超过额定功率 85％的状态下使用逆变器。15. 问使用车载逆变器须要注意些什么答首先，要严格按照用户手册的规定来使用逆变器；其次，逆变器的输出电压是220 伏交流电， 而这个 220 伏电是在一个狭小的空间并处于可移动状态， 因此要格外小心。 应将其放在较为安全的地方 （特别要远离儿童），以防触电。在不使用时，最好切断其输入电源。 第三， 不要将逆变器置于太阳直晒或暖风机出口附近。 逆变器的工作环境温度不宜超过摄氏 40 度。第四，逆变器工作时会发热， 因此不要在其附近或上面放置物品。第五，逆变器怕水，不要使其淋雨或撒上水。16. 问 为何使用普通万用表测量准正弦波逆变器的交流输出时， 显示的电压比 220伏低答这是正常的，因为测量准正弦波交流电电压时应该使用具有 ,真有效值 档的万能表才能得出正确读数。17. 问如何挑选逆变器产品答车载逆变器是一种工作在大电流、高频率环境下的电源产品， 其潜在故障率相当高。因此，消费者在购买时一定要慎重。首先， 从逆变器输出波形上选， 最好不要低于准正弦波；其次， 逆变器要有完备的电路保护功能； 第三，厂家要有良好的售后服务承诺； 第四， 电路和产品经过一段时间的考验。逆变器， 必须是一种逆变装置组成的东西才能那么叫， 他和变压器有直接区别， 也就是说， 他可以实现直流输入， 然后输出交流，工作原理和开关电源一样， 但震荡频率在一定范围内，比如如果这个频率为 50HZ ，输出则为交流 50HZ 。逆变器是可以改变其频率的设备。变压器一般是指特定频率段的设备， 比如工频变压器， 就是我们一般见到的那些变压器，他们输入和输出都必须在一定范围内，比如 40-60HZ 范围内才可以工作。二极管在逆变器中的应用高效率和节能是家电应用中首要的问题。三相无刷直流电机因其效率高和尺寸小的优势而被广泛应用在家电设备中以及很多其他应用中。 此外，由于采用了电子换向器代替机械换向装置， 三相无刷直流电机被认为可靠性更高。标准的三相功率级 power stage 被用来驱动一个三相无刷直流电机，如图 1 所示。功率级产生一个电场， 为了使电机很好地工作， 这个电场必须保持与转子磁场之间的角度接近 90 。六步序列控制产生 6 个定子磁场向量， 这些向量必须在一个指定的转子位置下改变。霍尔效应传感器扫描转子的位置。 为了向转子提供 6 个步进电流， 功率级利用 6 个可以按不同的特定序列切换的功率 MOSFET 。下面解释一个常用的切换模式，可提供 6 个步进电流。MOSFET Q1 、 Q3 和 Q5 高频 HF 切换，Q2 、 Q4 和 Q6 低频 LF 切换。当一个低频MOSFET 处于开状态，而且一个高频MOSFET 处于切换状态时，就会产生一个功率级。步骤 1 功率级同时给两个相位供电，而对第三个相位未供电。假设供电相位为 L1、L2， L3 未供电。 在这种情况下， MOSFET Q1和 Q2 处于导通状态，电流流经 Q1 、 L1、L2 和 Q4 。步骤 2） MOSFET Q1 关断。因为电感不能突然中断电流， 它会产生额外电压， 直到体二极管 D2 被直接偏置，并允许续流电流流过。续流电流的路径为 D2 、 L1、 L2 和Q4 。步骤 3） Q1 打开， 体二极管 D2 突然反偏置。 Q1 上总的电流为供电电流 如步骤 1与二极管 D2 上的恢复电流之和。显示出其中的体 -漏二极管。 在步骤 2， 电流流入到体 -漏二极管 D2 见图 1，该二极管被正向偏置， 少数载流子注入到二极管的区和 P 区。当 MOSFET Q1 导通时， 二极管 D2 被反向偏置， N 区的少数载流子进入 P体区，反之亦然。 这种快速转移导致大量的电流流经二极管，从 N-epi 到 P区，即从漏极到源极。电感 L1 对于流经 Q2 和 Q1 的尖峰电流表现出高阻抗。 Q1 表现出额外的电流尖峰，增加了在导通期间的开关损耗。图4a 描述了 MOSFET 的导通过程。为改善在这些特殊应用中体二极管的性能， 研发人员开发出具有快速体二极管恢复特性 MOSFET 。当二极管导通后被反向偏置，反向恢复峰值电流 Irrm 较小。我们对比测试了标准的 MOSFET 和快恢复 MOSFET 。 ST 推出的STD5NK52ZDSuperFREDmesh 系列 放在 Q2LF 中，如图 4b 所示。在 Q1 MOSFETHF 的导通工作期间， 开关损耗降低了 65 。 采用 STD5NK52ZD 时效率和热性能获得很大提升 在不采用散热器的自由流动空气环境下，壳温从 60 C 降低到50 C。 在这种拓扑中， MOSFET 内部的体二极管用作续流二极管， 采用具有快速体二极管恢复特性 MOSFET 更为合适。SuperFREDmesh 技术弥补了现有的FDmesh 技术， 具有降低导通电阻， 齐纳栅保护以及非常高的 dv/dt 性能，并采用了快速体 -漏恢复二极管。 N 沟道 520V 、 1.22 欧姆、 4.4A STD5NK52ZD 可提供多种封装，包括 TO-220 、 DPAK 、 I2PAK 和 IPAK 封装。该器件为工程师设计开关应用提供了更大的灵活性。其他优势包括非常高的 dv/dt ，经过 100 雪崩测试，具有非常低的本征电容、 良好的可重复制造性， 以及改良的 ESD性能。 此外， 与其他可选模块解决方案相比，使用分立解决方案还能在 PCB 上灵活定位器件，从而实现空间的优化， 并获得有效的热管理， 因而这是一种具有成本效益的解决方案。市面上现在有很多逆变器， 比较专业的品牌如 湖北蓝公司维尔仕分公司生产的维尔仕系太阳能逆变器 车载逆变器上海力友电气有限公司系列产品太阳能逆变器 车载逆变器逆变器的日常用途他工作原理类似开关电源， 当然你也可以想象是一个变压设备， 按照科学的说他的工作原理是通过一个震荡芯片， 或者特定的电路，控制着震荡信号输出，比如输出 50HZ 信号，然后这个信号通过放大， 推动 MOS 管 [场效应管或晶体闸管 ]不断开关，这样直流电输入之后，经过这个 MOS 管的开关动作，就形成一定的交流特性，经过修正电路修正，就可以得到类似电网上的那种正弦波交流，然后送入一个变压器， 这个变压器就是工频变压器，他是 220V to 24V 的变压器，即输入 220V 的话输出就是 24V， 输入 24V 输出则为 220V ，其实就是一般的 24V 变压器。然后变压器输出，输出后再送到稳压电路，保护电路，送给负载使用 另外说明一点， 我们就当这个逆变器是一个变压器看， ，变压器不是说谁电流大怎样， 变压器看的是容量，即伏特安培 [伏特和安培的乘积，电压和电流的乘积 ]，比如 220V 5A 输入的变压器，如果我们不考虑损耗，则可以输出24V xA 220*524*x ，所以，左边和右边的乘积是一样的， 但实际应用中应当算进损耗，所以输入需要略大于输出。所以，变压器两侧的功率 [瓦 ]或说容量 [伏安 ]值应当是接近一样的。不是你说的那样。2.通常车上的逆变器所获得的 220V 电，是 220V 50HZ ，高档点的是正弦波的，便宜的一般是方波的。正弦波的那种和接插座上用的电， 是一样的， 而方波的其实也可以用， 只不过如果用风扇等有电机的设备， 会有一些噪音， 之所以用方波， 就是因为这种调制方式成本比较低。一般， 车载的这个逆变器， 功率最大不过500 瓦，空调一般都 700 多瓦，而且了，你真的那么想把家用空调装车上汽车里的空调，包括那些大客车， 都是让引擎直接驱动压缩机的， 不是用电的，如果中间多一个电的转换过程，损耗就更大了。而且也不好装，还不如用汽车空调。接笔记本，，电视，碟机之类的东西，只要在他的额定功率下使用，都没问题 但是需要注意 他是接在汽车蓄电池上的，虽然他一般都是 11V 就自动保护断电，避免电压过低导致车无法启动， 但是还是不适宜在引擎不运转的情况下用， ，所以如果用负载比较大， 还是建议启动引擎。 如果是给手机充电道没什么问题。3.电动车上，有一个叫 DC-DC 的模块，他也叫 直流转换器 ，这个模块输入 48V ，输出 12V ，那么你只要购买一个 12V 输入的车载逆变器就可以使用当然若你能买到 48V 输入的逆变器更好，但估计很难买到 而且，这个模块一般只能提供 5A 电流，最多不过 10A ，而且车灯什么的也要用，所以很容易过载，建议，如果可以，多买一个 直流转换器，这个转换器专门给你那逆变器供电， 然后如果直流转换器只能提供 5A ，那么逆变器输入就应当小于 5A，否则可能会损坏那模块， 当然有一些直流转换器电流是很大的， 如果修车的地方没有， 可以到一些电器店或叫他们修理的给你进一个大电流的， 或者多个直流转换器并联也可以总之，不要让他过载就可以逆变器的分类逆变器根据发电源的不同， 分为煤电逆变器，太阳能逆变器，风能逆变器，和谁能逆变器。 根据用途不同， 分为独立控制逆变器，并网逆变器。目前国内市场逆变器的效率问题。如同上文所述， 逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力，因此，它的输入功率要大于它的输出功率。 逆变器的效率即是逆变器输入功率与输出功率之比。 如一台逆变器输入了 100 瓦的直流电，输出了 90 瓦的交流电，那么，它的效率就是 90％。目前世界上太阳能逆变器，欧美效率较高，欧洲标准是 97.2 ， 但价格较为昂贵， 国内市场只有江苏艾索新能源股份有限公司销售部李先生最近接受采访时候自称旗下的 TL 系列太阳能光伏逆变器单项机最大效率可达到97.6 ， 国内其他的逆变器效率都在 90 以下，但价格比进口要便宜很多 .除了效率以为，选择逆变器的波形也非常重要。用途广泛适用于空调、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