单相方波逆变器设计

逆变器的主要分类

        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。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，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。

       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，核能逆变器。根据用途不同，分为独立控制逆变器，并网逆变器。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。除了功率，波形以外，选择逆变器的效率也非常重要，效率越高则在逆变器身上浪费的电能就少，用于电器的电能就更多，特别是当你使用小功率系统时这一点的重要性更明显。 有源逆变器：是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 多重串联型逆变器应用于电动汽车有诸多优点。串联结构输出电压矢量种类大大增加，增强了控制的灵活性，提高了控制的精确性；同时降低了电机中性点电压的波动。逆变器的旁路特点可提高充电和再生制动控制的灵活性。

       随着人们对城市环境的日益关切，电动汽车的发展得到了一个难得的机遇。在城市交通中，电动大客车由于载量大，综合效益高，成为优先发展的对象。电动大客车大都采用三相交流电机，由于电机功率大，三相逆变器中的器件需要承受高电压和大电流应力的作用，较高的dv/dt又使电磁辐射严重，并且需要良好的散热。

       而采用多重串联型结构的大功率逆变器则降低了单个器件承受的电压应力，降低了对器件的要求；降低了dv/dt值，减少了电磁辐射，器件的发热也大大减少；由于输出电平种类增加，控制性能更好。

       多重串联型逆变器适用于大功率的电动汽车驱动系统。采用多重串联型结构，可降低多个蓄电池串联带来的危险，降低器件的开关应力和减少电磁辐射。但需要的电池数增加了2倍。

       多重串联型结构输出电压矢量种类大大增加，从而增强了控制的灵活性，提高了控制的精确性；同时降低电机中性点电压的波动。为维持每组蓄电池电量的均衡，在运行时需要确保电池的放电时间一致。通过旁路方式，可灵活地对蓄电池组充电，还可控制再生制动的力矩。 车载逆变器一般使用汽车电瓶或者点烟器供电，先将低压直流电转换为265V左右的直流电，然后将高压的直流电转变为220V、50Hz的交流电。车载逆变器打破了在车内使用电器的诸多局限。车载电源不仅适用于车载系统，只要有DC12V直流电源的场合，都可使用。车载逆变器充分考虑到外部的使用环境，当发生过载或短路现象时将自动保护关机。

       车载逆变器的使用方法

       1、把车载逆变器插入汽车点烟器插座内，插入时请检查插头与插座之间松紧程度。太松时把插头部的两边弹片张开，然后插入点烟插座内。

       2、确认车载逆变器的电源指示灯是否发亮。

       3、把要使用的电器的电源插头插入车载电源转换器的插座内。

       注意事项：

       1、拔下连续使用中的电器插头时，务必先确认使用电器的开关是否已拨在”关”上，然后再拔掉电源插头。

       2、更换车载逆变器的保险丝时务必使用同一型号、规格的保险丝，使用指定规格以外的保险丝或金属丝会引起异常过热和火灾。

       3、及时清理车载逆变器插头处脏物，以免引起转换器接触不良或异常过热。

       4、使用后或不使用车载逆变器时，要从点烟插座上拔下车载逆变器并妥善保管。

       车载逆变器的选择

       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。

       1、选择车载电源除了价格因素外，主要需要考虑的是车载电源对输入电压的要求和输出功率的大小，此外由于各种用电器的功率差别很大，因此要根据使用需求选择车载电源，原则是够用为主。

       2、根据使用的电器的种类不同需选择合适的车载电源，对于日常的阻性用电器选择方波、修正波、正弦波的都可以合使用，对于感性的用电器则必须选择正弦波逆变器了。

       3、方波/修正波逆变电源不能带感性负载和容性负载，不能带动空调，冰箱，也难以为高质量的音响电视提供电源。严格上讲方波/修正波逆变电源会影响用电器的使用寿命，这些问题在使用正弦波逆变器时不会出现。

       4、一般小轿车内的点烟器保险为10A或15A（10A的保险多为老旧车型或原装进口车型的），这说明一般的小轿车内可以使用的车载逆变电源为120W或180W的。如果需要大功率的逆变器（超过180W或200W的）则一定要看一下包装内是否有电瓶夹线，没有电瓶夹线的大功率逆变器在小轿车上使用会有所限制。

       5、一般的车载电源在点烟器端都会有保险，汽车用品齐齐网提醒购买时一定需要打开查看一下这个保险与汽车点烟器的保险是不相匹配（理论上要小于或等于点烟器的保险），这样点烟器的保险才能起到作用，反之会使汽车点烟器的保险烧掉，会造成没必要的麻烦。

       车载逆变器注意事项

       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，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。

几种简易逆变电路

       逆变器是一种能够进行电能转换的器件，当输入的是直流电是，输出就会变成交流电，而且一般是为220v50HZ正弦或方波。它与应急电源的工作原理是相反的，逆变器一般由控制逻辑、滤波电路和逆变桥组成。

       逆变的概念

       将直流电转换为交流电的过程。

       无源逆变——把直流电逆变为某一频率的交流电供给负载；

       有源逆变——把直流电逆变为交流电反送到电网（或交流源）。

       主要应用

       各种直流电源的能源使用，如蓄电池、干电池、太阳能电池等；

       交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分。

       逆变电路的分类

       逆变电路的基本原理与线路图

       为了满足不同用电设备对交流电源性能参数的不同要求，已发展了多种逆变电路，并大致可按以下方式分类。

       ①按输出电能的去向分，可分为有源逆变电路和无源逆变电路。前者输出的电能返回公共交流电网，后者输出的电能直接输向用电设备。

       ②按直流电源性质可分为由电压型直流电源供电的电压型逆变电路和由电流型直流电源供电的电流型逆变电路。

       ③按主电路的器件分，可分为：由具有自关断能力的全控型器件组成的全控型逆变电路；由无关断能力的半控型器件（如普通晶闸管）组成的半控型逆变电路。半控型逆变电路必须利用换流电压以关断退出导通的器件。若换流电压取自逆变负载端，称为负载换流式逆变电路。这种电路仅适用于容性负载;对于非容性负载，换流电压必须由附设的专门换流电路产生，称自换流式逆变电路。

       ④按电流波形分，可分为正弦逆变电路和非正弦逆变电路。前者开关器件中的电流为正弦波，其开关损耗较小，宜工作于较高频率。后者开关器件电流为非正弦波，因其开关损耗较大，故工作频率较正弦逆变电路低。

       ⑤按输出相数可分为单相逆变电路和多相逆变电路。

       逆变电路的基本原理与线路图

       电压型逆变电路的特点

       直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管；

逆变器的工作原理是什么

       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。转换器是将电网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，其内部设一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

三相电机改成单相电机的逆变电路是什么？

       三相电机改成单相电机的逆变电路是较复杂，需要使用电力电子器件和数字控制单元来实现。

       下面简单介绍一下其基本原理和实现方式：

       三相电机改成单相电机，首先要了解其结构。

       三相电机通常由三个绕组组成，每个绕组对应一个交流电相。

       单相电机通常只有一个绕组，所以需要将三相电机改造成两个单相电机，每个单相电机使用一个三相电机的绕组。

       逆变电路是将交流电转换为直流电的电路，将三相电机改成单相电机需要使用逆变器将三相交流电转换为两个单相交流电。

       逆变器由电力电子器件和数字控制单元组成，其中电力电子器件通常是多个晶体管或场效应管，数字控制单元通常是微控制器或DSP等数字芯片。

       逆变器的工作原理是将三相交流电通过电力电子器件转换为直流电，然后通过数字控制单元控制晶体管的通断，得到两个单相交流电。

       数字控制单元的控制算法可以采用正弦波或方波等调制技术，得到稳定的单相交流电输出。

       逆变电路的具体实现方式因不同的应用场景和技术要求而异，需要根据实际情况进行具体的设计和调试。

       在实际应用中，还需要考虑电机的负载和电源的稳定性等因素对逆变电路的影响，以及逆变电路的散热和可靠性等问题。

逆变器工作原理逆变器分类详解

       说起逆变器大家估计了解的不多，这个在电器方面的专业术语在我们生活中确实遇到的不多，但是作为一个基本知识，大家还需要稍微了解一些的。逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V,50Hz正弦波)。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。下面让我们来深入的了解逆变器工作原理。

       一、逆变器工作原理

       1、全控型逆变器工作原理：为通常使用的单相输出的全桥逆变主电路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脉宽调制控制IGBT管的导通或截止。

       当逆变器电路接上直流电源后，先由Q11、Q14导通，Q1、Q13截止，则电流由直流电源正极输出，经Q11、L或感、变压器初级线圈图1-2，到Q14回到电源负极。当Q11、Q14截止后，Q12、Q13导通，电流从电源正极经Q13、变压器初级线圈2-1电感到Q12回到电源负极。此时，在变压器初级线圈上，已形成正负交变方波，利用高频PWM控制，两对IGBT管交替重复，在变压器上产生交流电压。由于LC交流滤波器作用，使输出端形成正弦波交流电压。

       当Q11、Q14关断时，为了释放储存能量，在IGBT处并联二级管D11、D12，使能量返回到直流电源中去。

       2、半控型逆变器工作原理：半控型逆变器采用晶闸管元件。Th1、Th2为交替工作的晶闸管，设Th1先触发导通，则电流通过变压器流经Th1，同时由于变压器的感应作用，换向电容器C被充电到大的2倍的电源电压。按着Th2被触发导通，因Th2的阳极加反向偏压，Th1截止，返回阻断状态。这样，Th1与Th2换流，然后电容器C又反极性充电。如此交替触发晶闸管，电流交替流向变压器的初级，在变压器的次级得到交流电。

       在电路中，电感L可以限制换向电容C的放电电流，延长放电时间，保证电路关断时间大于晶闸管的关断时间，而不需容量很大的电容器。D1和D2是2只反馈二极管，可将电感L中的能量释放，将换向剩余的能量送回电源，完成能量的反馈作用。

       二、逆变器分类详解

       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网输送的逆变器，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。

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