推挽谐振正弦波逆变器



逆变器的分类

逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，其分类方式多种多样，以下是逆变器的详细分类：

1. 按输出交流电能的频率分

工频逆变器：频率为50～60Hz的逆变器，适用于大多数家用电器和工业设备。中频逆变器：频率一般为400Hz到十几kHz，常用于特定工业应用，如航空电源。高频逆变器：频率一般为十几kHz到MHz，适用于高频信号处理和小型化设备。

2. 按输出的相数分

单相逆变器：输出单相交流电，适用于家用和小型工业设备。三相逆变器：输出三相交流电，适用于大型工业设备和电力系统。多相逆变器：输出多于三相的交流电，用于特定的高性能应用。

3. 按输出电能的去向分

有源逆变器：将电能向工业电网输送，常用于可再生能源发电系统。无源逆变器：将电能输向某种用电负载，如家用电器或工业设备。

4. 按主电路的形式分

单端式逆变器：结构简单，但输出能力有限。推挽式逆变器：输出能力较强，适用于中等功率应用。半桥式逆变器：结构相对复杂，但性能稳定，适用于较高功率应用。全桥式逆变器：输出能力最强，适用于大功率应用。

5. 按主开关器件的类型分

晶闸管逆变器：属于“半控型”逆变器，不具备自关断能力。晶体管逆变器：包括“全控型”逆变器，如电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)，具有自关断能力。

6. 按直流电源分

电压源型逆变器(VSI)：直流电压近于恒定，输出电压为交变方波。电流源型逆变器(CSI)：直流电流近于恒定，输出电流为交变方波。

7. 按输出电压或电流的波形分

正弦波输出逆变器：输出电压或电流波形接近正弦波，适用于对波形要求较高的负载。非正弦波输出逆变器：输出电压或电流波形为非正弦波，如方波、梯形波等，适用于对波形要求不高的负载。

8. 按控制方式分

调频式(PFM)逆变器：通过调节频率来控制输出电压或电流。调脉宽式(PWM)逆变器：通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流，具有更高的效率和更好的性能。

9. 按开关电路工作方式分

谐振式逆变器：利用谐振原理进行工作，具有高效率和小体积的优点。定频硬开关式逆变器：开关频率固定，但开关过程中存在较大的损耗。定频软开关式逆变器：开关频率固定，但采用软开关技术，减小了开关过程中的损耗。

10. 按换流方式分

负载换流式逆变器：通过负载来实现换流，适用于特定应用。自换流式逆变器：具有自换流能力，无需外部负载即可实现换流，适用于大多数应用。

以下是逆变器的一种常见类型——IGBT逆变器的示例：

综上所述，逆变器具有多种分类方式，每种分类方式都反映了逆变器在不同方面的特性和应用。在选择逆变器时，需要根据具体的应用场景和需求来选择合适的类型。

新能源逆变器包括哪些？

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。

在固定电压的直流光伏发电系统中,光伏组件和什么在什么的控制下,输出单一固？

　1.光伏发电的类别

光伏发电一般按照与电力系统的关系分类，可以分为独立光伏发电和并网光伏发电。独立光伏发电不与电力系统连接在一起，独立于整个系统，发出的直流、交流电直接供给负载。而并网光伏发电则像发电站一样，可以向电网输送有功、无功的电能。

2. 独立光伏发电的基本原理

独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载（直流负载和交流负载）组成。因为太阳能电池产生的电能为直流，但是由于光照强度实时变化，太阳能电池输出的电压也不稳定，这时也需要蓄电池来起到一个滤波的作用，将太阳能电池产生的电压稳定在蓄电池的电压值上，在另外一种意义上，用蓄电池也有储能的作用，可以将过剩的电能储存起来供在光照强度较低的时候使用。如果是直流负载就可以直接接在蓄电池上工作，如果是交流负载，那么需要经过逆变器的DC-AC 变换，将直流电变成交流电，供给交流负载。

3.并网光伏发电的基本原理

独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载组成。因为需要将光伏发出来的电回馈给电网，这就需要将直流电转换为电网要求的220V、50HZ 的交流电，并且在相同相位的情况下并网，像电网供电。

无论是独立光伏发电系统还是并网光伏发电系统，逆变系统对于交流负载和并网发电都是必不可少的，接下来我们主要就光伏分布发电中的逆变系统的相关设计进行研究。

4. 光伏发电逆变系统设计

4.1 光伏发电逆变系统的组成

光伏发电系统主要由太阳能电池、主回路、控制电路和负载组成。主回路主要包括DC/DC 电路、DC/AC 电路、滤波器组件。下面主要对于主回路部分的设计做介绍，其中包括主回路的拓扑结构进行分析，介绍一下全桥逆变电路的工作原理以及逆变器模块的选型，以及相关保护的设计。

4.2 光伏发电逆变系统的拓扑结构

通常单相电压型逆变器主要分为推挽式、半桥和全桥逆变电路三种。这三种方式根据其不同的特点应用于不同的场合。

推挽式逆变电路的电路结构比较简单，如图3-1 所示。其上电路只需要两个晶闸管，基极驱动电路不需要隔离，驱动电路比较简单，但是晶闸管需要承受2 倍的线路峰值电压，所以适合于低输入电压的场合应用。

同时变压器存在偏磁现象，初级绕组有中心抽头，流过的电流有效值和铜耗较大，初级绕阻两部分应紧密藕合，绕制工艺复杂。因为推挽式逆变电路对于晶闸管的耐压要求比较高，不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。

相比于推挽式逆变电路，单相半桥式逆变电路中所使用的晶闸管的耐压要求就相对较低，不会有线电压峰值2 倍这么多，绝对不会超过线电压峰值。其逆变出来的波形也相对推挽式比较接近于正弦波，所以滤波的要求也相对较低。由于晶闸管的饱和压降减小到了最小，所以不是最重要的影响因素之一。但是由于半桥式逆变电路的结构决定其集电极电流在晶闸管导通时会增加一倍，使得在晶闸管选型的过程中，要考虑大电流、承受高压的情况，就难免会因为其价格昂贵，所以不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。

全桥式逆变电路就是介于推挽式和半桥式之间，兼顾其各自优点的一种逆变电路。其既有推挽式电路的电流性质，也有半桥式电路的电压性质，其结构详见图3-3 所示。全桥式电路可以使得晶闸管期间达到最大输出功率，而且其逆变出来的波形更加接近于正弦波。所以，这次这次光伏发电的逆变系统主回路选用了全桥式逆变电路。

其中VT1-VT4 为晶闸管，VD1-VD4 为四个反向并联的二极管。下面详细介绍一下全桥逆变电路的工作原理。

4.3 全桥逆变电路的工作原理

首先，VT1 和VT4 是一对同时开关的晶闸管，VT2 和VT3 是另外一对同时开关的晶闸管，VT1、VT4,VT2、VT3各受两路控制电压的控制。首先，VT2、VT3 的控制电压为负值，那么VT2、VT3 关断，处于截止状态。VT1、VT4 的的控制电压为正值，那么VT1、VT4 导通，电流流通路径如图3-4 所示。如果忽略晶闸管自身的压降，那么输出电压就等于Uout=EN2/N1.

然后，VT1、VT4 关断，四个功率开关都处于截止状态。

第三个时刻，VT1、VT4 的控制电压为负值，那么VT1、VT4 关断，处于截止状态。VT2、VT3 的的控制电压为正值，那么VT2、VT3 导通，电流流通路径如图3-5 所示。如果忽略晶闸管自身的压降，那么输出电压就等于Uout=-EN2/N1.

最后，VT2、VT3 关断，四个功率开关都处于截止状态。

这就是一个周期内，晶闸管的开关变化情况。按照这种工作方式，则可以获得交变的电压。

4.4 逆变器的设计

逆变器组件的设计根据某地的用户载荷分析，用户的用电载荷平均大概为3.2kW.根据某地全年品均月辐照强度5.4KWh/m?/ 天。总共需要的电池板方阵功率计算公式为：

Wl :负载的消耗功率F :蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）Tm :峰值日照时数，其值与辐照强度的值基本相同，这里取3.6h:方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数，通常可取0.9~0.95:方阵组合损失和对最大功率点偏离以及控制器效率的修正系数，通常可取0.9~0.95L :蓄电池的维修保养率（通常取0.8）Ka :包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7,如逆变器效率高可取0.8）本方案选用230W 的单晶硅电池板，则总共需要8 块，总功率为1.84Kw .

由于当地的用电电压为22OV,所以选择输出电压为22OV的离网逆变器，经过用户用电器统计可知，用户的最大功率约为716W, 考虑到用户负载中有感性负载，在启动过程时有较大的冲击电流，同时考虑系统的临时增加负载的情况，所以逆变器功率应相对选择较大的。在逆变系统中要求系统响应快，可靠性高，保护功能强等。本次设计的逆变电路中蓄电池通过DC/DC 变换最大提供给逆变器400V 的直流电压，所以单个晶闸管所承受的最大耐压也为400V,考虑到电压波动和留一定的余量的关系，最终将晶闸管的最大耐压设定在150% 的输入最大输入电压，那就是600V.

逆变器的额定输出功率为3kW,输出电流的峰值为18A,隔离变压器的变压比为1 :1.考虑到留有一定的余量，每个晶闸管的耐流值设定在30A.然后我们就可以进行选型了。

最后，选择了PM200CLA060 型号的三菱公司出品的IPM模块，其耐压600V,耐流200A,符合我这次设计的光伏发电逆变系统对于模块的要求。

4.5 逆变器支流侧电容的设计

对于分布式光伏发电系统，其直流侧需要增加电容保证直流侧电压稳定，不出现电压突变。那么需要设计出符合以下公式要求的电容。

其中P 为太阳能电池的输出功率，按照此项目每块太阳能电池的输出功率80W±3% 计算，那么40 块太阳能电池组成的阵列，其输出功率可达3.2KW.

f 为电网的频率，取50Hz.

K 为波纹系数，取0.1.

U 为直流母线电压，取400V.

所以，我们只要选用大于1273.89 的电容即可，我选用2200.由于考虑到直流侧电压为400V,那么选择500V/2200的电解电容。

4.6 交流输出滤波电路设计

由单相全桥逆变电路逆变出来的电压不是标准的正弦波，而是直流斩波电压。如下图所示。

为了使得输出的波形更加接近正弦波，以保证负载和电网获得高质量的电能，滤波电路是影响波形输出的一个重要环节。在滤波电路的设计中最重要的就是电感和电容的设计。

其中，由于逆变器的输出为220V/3kVA,那么所以Poutmax=3kVA.Uout=220V.

设定逆变器效率为96%.波纹电流系数为17%.

那么而电容的设计如下：

其中K 为谐振频率/ 基波频率，设定为12.

f 为基波频率，就是50Hz.那么所以根据设计数据，滤波电容选择40,滤波电感选择2。

放大器的工作类别简介——A类~S类

放大器的工作类别简介

放大器的工作类别主要由放大管的I-V曲线和电流导通角θ来决定。根据电流导通角的不同，放大器可以分为以下几类：

1. A类（甲类）放大器

简介：A类放大器是线性放大器，其电流的导通角θ=180°。在正弦波信号的一个周期内，放大器电路始终处于全导通状态。特点：适合放大AM、SSB等非恒定包络调制信号。对于射频的小信号低噪声工作状况，也选用A类放大状态。其效率最高为50%，无信号输入时，器件为纯热耗状态。工作点：通常选择在交流负载线的中点。

2. AB类/B类放大器

简介：为了改变A类放大器的热耗散状况，对工作点进行偏移，使得功率管在输入波形的半个周期内导通，而在另外半个周期截止。静态时，集电极电流iC为零，电流导通角θ=π/2（即90°），输出为半正弦波信号。分类：

当θ＞90°时，对应AB类工作模式。

当θ=90°时，对应B类工作模式。

特点：B类工作的最大工作效率可达78.5%，但存在交越失真。为了改善交越失真，B类电路可以改进为AB类放大工作模式。应用：B类放大器常使用两只管子交替导通组合成推挽式放大器。

3. C类（丙类）放大器

简介：C类放大器又称谐振放大器，其导通角θ＜90°，属于非线性放大器。特点：只适合放大恒定包络信号。静态时处于截止状态，集电极增加LC输出谐振回路完成选频与阻抗变换功能，输出正弦波电压。C类放大器效率与导通角成反比，输出信号含有丰富的谐波分量，因此常用来做2~3次倍频输出放大。

4. D/E类放大器

简介：D/E类放大器通过减少放大管的导通时间角来提高效率。放大管在导通时，饱和管压降为零；截止时，流过放大管的电流为零，即放大管处于开关工作状态。特点：效率可以达到接近100%。D类放大采用成对工作的放大管，常用于低频（如音频）应用；E类放大采用单个开关状态的放大管，应用工作频率高于D类放大，在效率要求高的无线通讯领域已经有应用，但对器件要求较高，调试复杂。

5. F类放大器

简介：F类放大器常用于射频高效率放大器，是谐振功放的衍生类型。放大器输出有谐振网络，偏置点接近B类设置，采用过激励的方式。特点：输出谐振网络设计为偶次谐波短路（电流峰值），奇次谐波开路（电压峰值）来控制各次谐波，以此提高工作效率。

6. S类放大器

简介：S类放大器电路原理和D类类似，放大管处于开关状态（如果采用BJT管，需要增加反并联二极管）。区别在于增加了LC宽带网络，因此S类放大器有时被称为宽带D类放大器。特点：主要做音频使用，频率基本上到不了M级。

综上所述，不同类型的放大器各有其特点和适用场景。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的放大器类型。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467