关于逆变器实验的研究

逆变器制作步骤详解

       一、理解逆变器的基础知识

       在深入了解逆变器制作步骤之前，需明白逆变器的作用是将直流电(DC)转换为交流电(AC)。这一设备广泛应用于多种情境，如在离电网的地区为家用电器提供电力，或是作为车辆的辅助电源。逆变器能够让手机、电脑等便携式电子设备在没有电源插座的情况下依然可以使用。

       二、逆变器制作的准备工作

       制作逆变器前，应明确所需功率大小，本文以600W的正弦波逆变器为例。首先，要准备主要的元件和材料，包括SPWM主芯片、主变压器、绕组导线、磁芯、散热风扇等。

       三、主要元件的制作与采购

       1. SPWM主芯片：选择适合功率和应用的芯片。

       2. 主变压器：对于600W的逆变器，选择适合的磁芯和绕组材料，确保能承受所需的电压和电流。

       四、绕制逆变器的主要步骤

       A. 绕制高压绕组：使用0.93MM的导线，按照设计的绕组数据进行绕制，并确保绝缘。

       B. 绕制低压绕组：使用5根相同的导线并绕。

       C. 完成高压绕组：继续完成剩余的高压绕组圈数，确保与前半部分绕向一致。

       D. 处理绕组线头：将低压绕组的线头折叠并焊接在骨架上，对漆面进行处理以利于焊接。

       E. 包裹绕组：在绕组外部再包上几层高温胶带，确保外观饱满平整。

       五、安装AC输出滤波磁环

       使用适当的线材在直径40MM的铁硅铝磁环上绕制一定圈数，确保电感量符合设计要求。注意在绕制过程中要戴手套以防勒伤。

       六、安装与调试散热风扇

       为功率管安装合适的散热风扇，确保在额定功率下能够有效散热。对于600W的输出，实验证明风扇大小足够，但前级功率管可能需要更大的风扇以提升散热效果。

       七、安装与调试

       在安装之前，确保所有元件质量合格，尤其是耐压和工作电流。同时，检查PCB板质量，确保无短路等瑕疵。安装完成后进行调试，确保系统稳定运行。

       八、解决常见问题

       如果在300W以上的负载下出现问题，如烧毁H桥功率管，应检查高压直流和SPWM板电源的滤波是否充分。增强滤波后通常能恢复正常运行。

       九、小结

       本文详细介绍了600W正弦波逆变器的制作步骤。朋友们可以参考这些步骤尝试制作自己的逆变器。在实验过程中可能会遇到问题，如散热不足或电流稳定性问题，应根据具体情况调整和优化设计。通过不断实践，可以提高对逆变器工作原理和制作工艺的理解。

光伏逆变器MPPT效率的测试方法（上）

       光伏逆变器在现实世界中的应用，需要面对阳光照射角度、云层、阴影等多种因素导致的阳光辐照度和相应温度的动态变化。因此，逆变器需要具备应对这些变化的策略，以维持或快速恢复到较高的最大功率点跟踪（MPPT）精度和转化效率，实现良好的发电效果。

       目前，光伏逆变器行业中的静态MPPT追踪算法表现出很高的精度，通常能够维持接近100%的效率，为后端转换过程提供有力支持。这一性能体现在逆变器的总体效率参数上，标称值普遍较高。然而，在实际工作环境中，日照、温度等条件不断变化，动态效能成为衡量逆变器实际性能的关键指标。

       在实验室测试中，光伏模拟器被广泛应用，能够高效模拟各种光伏阵列配置下的输出。然而，过去的测试往往集中在静态条件下或有限强度的动态变化上，较少模拟长时间、高强度的真实工作状况。针对这一问题，使用光伏模拟器来模拟阵列输出的动态变化，探究其动态MPPT测试功能的实用性和需要注意的要点，成为关注焦点。

       光伏模拟器提供了多种典型天气文档，支持用户自定义天气情况，并以1秒的时间分辨率进行模拟，适合长时间测试。此外，行业内的组织也定义了一些标准测试形态，以方便不同逆变器按照相同标准进行比较。例如，Sandia National Laboratory定义了快速变化、慢速变化、三角变化和温度变化等模式，而IEC/EN50530和鉴衡CGC/GF004则提供了不同的测试模式，关注辐照度变化而非温度变化，以研究逆变器的动态MPPT性能。

       总的来说，这些标准为逆变器厂商提供了参考条件，促进了动态MPPT性能的研究。然而，测试形态通常关注于辐照度的变化，而非温度的影响，这是因为辐照度对光伏组件输出功率的影响更为显著。值得注意的是，尽管这些标准没有明确规定时间分辨率，但在实际测试中，通常要求在秒级单位上进行进一步的线性内插，以满足测试需求。

单相正弦波脉宽调制逆变电路实验报告 开关死区时间对输出波形有何影响

       为了防止桥臂功率管直通，需要加入死区时间，但死区时间的引入会带来调制失真，进而影响输出波形，使得谐波含量增加，THD增大，这种现象被称为死区效应。

       输出电路通常包括输出滤波电路和EMC电路。若输出为直流电，则需在电路后端加入整流电路。对于隔离输出的逆变器，输出电路前级还应包括隔离变压器。依据是否需要稳压电路，输出电路可被分为开环和闭环控制。开环系统仅由控制电路决定输出量，而闭环系统则受反馈回路影响，从而使得输出更为稳定。

       正弦波逆变器是一种将直流电转换为交流电的变换装置，通过控制半导体功率开关器件（如SCR、GTO、GTR、IGBT和功率MOSFET等）的导通和关断，实现直流电能向交流电能的转化。控制功率开关管导通和关断的电路即为逆变器的控制电路。

       控制电路输出特定电压脉冲，使功率变换电路中的功率开关管按照预定规律导通和关断，此时功率主电路的输出将呈现特定的谐波组合，最终通过滤波电路得到所需的电压波形。

       因此，通过调整死区时间，可以优化输出波形，减少谐波，提高逆变器的性能。合理设置死区时间对于改善输出波形质量和降低THD具有重要意义。

深挖细节，如何理解逆变器的工作原理？

       深入解析逆变器的工作原理，我们先从面积等效原理出发。实验表明，相同面积的脉冲电压在阻感负载上产生的电流响应基本一致，这便是电力电子学科中的关键原理——面积等效原理。它表明，尽管脉冲形状各异，但冲量相等时，其效果类似正弦波对惯性环节的响应。

       接下来，单相逆变器的工作原理基于此原理。通过PWM调制技术，将非连续的脉冲信号转换成等效的正弦电压，供给阻感负载。双极性SPWM调制通过比较调制波与载波，精确控制MOSFET的开关，确保桥臂电压与正弦电压等效，产生正弦电流。

       三相逆变器扩展了这一原理，通过SPWM调制，每相桥臂的调制信号协同工作，形成三相等效电压。SVPWM调制则是通过注入谐波，提升电压利用率，使得在相同调制比下，SVPWM的利用率远超SPWM。

       总之，逆变器通过面积等效原理，结合PWM调制技术，如SPWM和SVPWM，实现从脉冲电压到正弦电流的转换，以满足各种负载需求。理解这些细节，能帮助我们更深入地掌握逆变器的工作机制。

DC/AC：三相桥式方波逆变电路设计原理及实验仿真

       在大容量逆变器设计中，三相桥式方波逆变电路因其灵活性和效率而被广泛应用。电路结构由直流电源、三组桥臂和星形连接的负载组成，其工作原理涉及T1至T6的交替导通，形成六个不同的导电模式，确保线电压的正负变化和120度相位差，近似正弦波形。

       通过傅里叶分析，可以计算出a相电压和线电压的瞬时值，其输出线电压有效值和基波特性显著。在纯电阻负载下，反并联二极管不导通，直流电流稳定；而感性负载则会带来无功电流交换和直流电流的脉动，频率为输出电压的六倍。

       三相桥式逆变电路的特点包括高谐波含量，需要通过相控整流或DC-DC变换器调节电压；直流电压利用率较高，但输出电压的幅值不可调。在实验仿真中，选择IGBT作为开关管，直流电压530V，负载为1kW有功功率和0.1kVar感性无功功率，通过建立的仿真模型，可以观察到电路的实际运行情况。

       具体技术指标和仿真过程详细如下：

       建立包含IGBT开关、530V直流电源和1kW阻感负载的仿真模型。

       仿真结果显示，当接入感性负载时，可观察到无功电流交换和直流电流的脉动特性。

       获取仿真程序的方式，请参见相关链接或文档。

光伏逆变器动态MPPT效率的测试方法

       光伏逆变器动态MPPT效率测试方法

       光伏逆变器在实际应用中需应对阳光照射角度、云层、阴影等因素引起光照强度和温度的动态变化，因此，动态MPPT追踪策略的效能评估至关重要。

       当前，逆变器静态MPPT追踪算法的处理水平较高，能维持接近100%的精度，为直流转交流过程提供良好基础。然而，实际工作环境中的日照、温度变化动态，使得逆变器动态效能成为衡量其性能的关键指标。

       光伏模拟器作为高效模拟器，广泛应用于逆变器测试，尤其在模拟动态光照和温度变化方面。然而，早期测试主要集中在静态条件或低强度光照变化上，较少关注长时间、高强度的真实工作状况模拟。

       关注光伏模拟器在动态光照环境的模拟能力，探究动态MPPT测试的实用性和需要注意的要点。光伏模拟器提供晴天、多云、阴天等典型天气情况，并支持生成自定义天气文档，时间分辨率为1秒。测试形态参考行业标准，如Sandia National Laboratory、IEC/EN50530、鉴衡CGC/GF004等，这些标准关注辐照度变化，便于逆变器厂商改善动态MPPT性能。

       通过光伏模拟器模拟辐照度变化，实现动态MPPT测试，但需注意测试形态与标准测试状态的差异，如EN50530要求辐照度变化速率100W/m²/s，在7秒内从300W/m²变化至1000W/m²。采用阶梯状变化方式时，光伏模拟器输出的IV曲线最大功率点（Pmp）与理想线性变化存在约10%标称功率的跳变，导致逆变器供应功率的差异。

       为解决上述问题，需在每秒间进行线性内插，使光伏模拟器输出的IV曲线尽可能贴近理想线性变化。阿美特克ELGAR光伏模拟器在每秒内可线性内插128次，但高速变化引入MPPT追踪精度计算问题。为解决同步问题，建议采用软件统一控制的IV曲线更新方法，确保测量时间窗口与IV曲线更新同步，从而得到精确、可信赖的测试结果。

       综上，构建复杂天气状况、国际规范定义典型测试模式，时间分辨率达到秒级，IV曲线更新速率快速，确保输出数据同步性，是动态天气状况模拟的关键。通过优化测试方法，可有效评估逆变器动态MPPT效率，实现实验室测试与实际应用的紧密匹配。

逆变器滤波器设计研究（LCLLC滤波器*****）

       前言

       提出一种新型的LCLLC滤波器及其参数设计方法，以解决传统LLCL滤波器在二倍及其以上倍数开关频率电流谐波衰减速率低的问题。所提滤波器不仅具备旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波的能力，还具有较强的参数鲁棒性。

       传统的LLCL并网逆变器输出滤波器

       优点：串联谐振支路可以旁路开关频率谐波电流，减小电网电流谐波。

       缺点：对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减速率低，转折储幅频特性不陡峭。

       新型的LCLLC滤波器

       优点：不仅旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波，还对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减快。

       滤波器设计现状

       随着逆变器的发展和电能质量要求提高，滤波器研究成为热点。LCL滤波器以其体积小、成本低、高频电流谐波衰减度高而广泛应用。然而，若要满足电网对高次谐波的要求，通常需要加大滤波器参数，增加逆变器成本。为此，业界提出LLCL型并网滤波器拓扑，通过增加LC串联谐振支路旁路开关频率谐波电流，大幅减小并网电流中的开关频率谐波。相较于传统LCL滤波器，LLCL滤波器在成本方面可忽略不计，但滤波性能有所提升，具有广阔的应用前景。

       LLCL滤波器及其特性研究

       LLCL滤波器在串联谐振支路旁路逆变器开关频率谐波电流方面表现良好，但在高频段谐波衰减速率仅为-20 dB/十倍频程，导致其二倍开关频率电流谐波衰减度不够，难以满足电网标准要求。

       LCLLC滤波器LCLLC滤波器提出

       为满足电网标准对高次谐波的要求，提出LCLLC滤波器，结合LCL滤波器和串联谐振支路的优点，保留了旁路开关频率谐波电流的优点，同时克服了LLCL滤波器高频衰减速率低的缺点。LCLLC滤波器在开关频率处有一个负的谐振峰，有效滤除一次开关频率处谐波，高频段谐波衰减速率高达-60 dB/十倍频程。

       滤波器对比研究

       通过仿真和实验对比了LCL、LLCL和LCLLC三种滤波器，结果表明LCLLC滤波器在满足电网标准要求的开关频率及其整数倍频率谐波幅值方面表现最优，同时具有较好的滤波性能和参数鲁棒性。

       实验验证

       搭建5 kW三相并网逆变器实验样机，分别测试了使用LCL、LLCL和LCLLC滤波器的情况，结果证实LCLLC滤波器在满足电网标准要求的同时，具有最佳的滤波效果和参数鲁棒性。

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