他激逆变器和自激逆变器

开关电源供电方式中的电压变压原理

1.直流变换器式开关稳压电源

直流变换器式开关稳压电源主要包括直流变换器和稳压电路两个部分，该稳压电源的核心是直流变换器。直流变换器是将一种直流电压转换为另一种直流电压的变换设备，它是开关电源的一个重要类别。进行直流变换通常可分为几步：逆变器——将直流电压转换为较高频率的交流电压；高频变压器——将高频交流电压转换为所需的交流电压，并且实现不安全的市电与安全的输出电源有效隔离；整流器——将高频交流电压转换为直流电压。下面介绍2种基本的变换电路，这2种功率变换器可以工作在他激状态作功率方波放大器，也可以工作在自激状态作方波振荡器，产生的方波经变压器次级侧整流，将方波变换为所需的直流，它的基本电路是由一个晶体管组成的单端电路。

晶体管直流电压变换器的基本工作原理，是利用晶体管作为高频开关控制直流电源的通断，经过变压器输出，把直流变成交流。如果所需的输出是直流电压，那么，把变压器输出的交流电压再经过整流，就可以得到所需的直流输出电压。在负载对直流电源精度要求不高、且负载变化不大的场合，直流变换器的输出可以直接向负载供电，而不必再另加稳压电路。反之，当负载对直流电源供电要求较高时，通常则需要在电路中加上稳压控制电路，一般是加上前面所介绍的取样电路、基准电源、差分放大器以及脉冲占空比可调的控制电路，即可构成开关稳压器。由于电路中引入了高频变压器的隔离，可以实现输入电压和输出电压之间的直流隔离，即安全工作点与非安全工作点之间的电气绝缘。

单端晶体管直流变换器具有线路简单的特点，它只用一只晶体管、一个变压器以及电容、二极管构成。功率可以做到150W～250W。根据变压器次级侧整流二极管的接法不同，单端变换器可分为反激式和正激式两种。反激式和正激式变换器两者的差别只是整流二极管的接法不同，但其工作原理差别很大。

2. 单端反激式变换器

在单端反激式变换器中，整流二极管的接法使得开关晶体管导通时，二极管截止，这时电源输入的能量以磁能的形式储存于变压器中；在晶体管截止期间，二极管导通，变压器中储存的能量传输给负载，因此，单端反激式变换器也称为电感储能式变换器。不过这里用变压器，而不是单个电感。单端反激式变换器电路如图2所示。

当开关晶体管V的基极被输入脉冲驱动而导通时，输入电压Ui便加到变压器T的初级绕组N1上，由于变压器T对应端的极性，次级绕组N2的极性为下正上负，二极管D截止, 次级绕组N2中没有电流流过。当V截止时， N2绕组的电压极性为下负上正，二极管D导通，此时V导通期间储存在变压器中的能量便通过二极管D向负载释放。在工作过程中变压器一方面起了电感储能电感的作用，另一方面也起了变压器的作用。由上分析可知，单端反激式变换器与前面介绍的并联开关稳压器的工作原理相似，因此输出电压为

Uo ＝ Ui

设占空比δ＝ ton／T，可以得到Uo ＝ Ui

+U i D L

• +

n1

V n2 C Uo

　　　　 •

图2-2 单端反激式变换器电路

3.单端正激式变换器

在单端正激式变换器中，整流二极管的接法是在开关晶体管导通时，经过变压器耦合，能量通过导通的二极管传输给负载，而在晶体管截止期间，二极管也截止。

图2-3是带有回授绕组N3和箝位二极管D3的单端正激式变换器。单端正激式变换器是从串联开关变换器演变得到的，其导电过程与反激式变换器正好相反，却与串联开关变换器完全相同，不同之处这里增加了一个变压器。在V 导通时，由变压器T的对应端和二极管D1的接法决定了此期间D1导通，输入电压经变压器耦合向负载传输能量，此时滤波电感L储能；V截止期间，电感L中产生的感应电动势使续流二极管D2导通，电感L中储存的能量通过续流二极管D2向负载释放，因此单端正激式变换器输出电压为

Uo ＝ Ui ＝ δUi

+ U i D1 L

n1 + Uo

• •

D3 n3 n2 D2

•

V

图2-3 带有回授绕组和箝位二极管的单端正激式变换器

即输出电压仅决定于电源电压、变压器的匝数比和占空比，而与负载电阻无关。

此外，由于变压器线圈存在电感，当V导通时，电感中也储存能量；当V截止时，次级侧二极管D1截止，储存于变压器中的磁场能量必须通过一定的途径释放出来，否则将在线圈的两端产生过电压。比较常见的方法就是如图2－9所示的加设回授绕组N3和箝位二极管D3，通常取N3＝N1，这样当绕组N1上的感应电压超过电源电压时，二极管D3导通，将磁能送回电源中。这就将绕组N1上的反峰电压限制在电源电压上，因此V的集－射间的电压被限制在两倍电源电压上。

释放变压器电感中储能（又称祛磁）的方法还可以有很多，如在初级绕组N1两端并联电阻，或者并联电容和电阻串联网络等以吸收反峰电压所产生的能量。

单端正激式变换器同单端反激式变换器一样，变压器中磁通只工作在B－H曲线的一侧，因此也必须遵循磁通复位的原则，磁芯常用EE、EI、EC等型号的铁氧体材料，磁芯要有一定尺寸的空气隙，以免磁芯饱和。

直流12v转变220v交流电线路图及电器配件？

直流电变成交流电叫逆变。逆变器是用电子元件做成的直流变交流的电子设备。一般可用半导体三极管对直流进行开关。实际就是一个振荡器。也可用可控硅。其作用和桥堆整流是相反的。但所用的电子元件不同。

将直流电源转变为交流电使用的设备就是叫“逆变器”；原理基本是将直流电送到用于逆变输出的三极管，利用接在该管子回路上的变压器等元器件对管子形成正反馈而使管子产生“震荡”电流（起振）而变为交流输出；如果需要比较“严格”的电流输出波形，则还要接入有关电子元器件，组成对输出波形进行整形的电路。至于其电路则有不同要求的逆变器和不同性质、输出功率的区别，有很多种类的

例如 逆变器的功能

太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。逆变器是一种电源转换装置，逆变器按激励方式可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。有了逆变器，就可使用直流蓄电池为电器提供交流电。

2.逆变器的类型

　 （一）按应用范围分类：

　 （1）普通型逆变器

　 直流12V或24V输入，交流220V、50Hz输出，功率从75W到5000W,有些型号具有交、直流转换即UPS功能。

　 （2）逆变/充电一体机

　 在此类逆变器中，用户可以使用各种形式的电源为交流负载供电：有交流电时，通过逆变器使用交流电为负载供电，或为蓄电池充电；无交流电时，用蓄电池为交流负载供电。它可与各种电源结合使用：如蓄电池、发电机、太阳能电池板和风力发电机等。

　 （3）邮电通信专用逆变器

　 为邮电、通信提供高品质的48V逆变器，其产品质量好、可靠性高、模块式（模块为1KW）逆变器，并具有N+1冗余功能、可扩充（功率从2KW到20KW）。

　 （4）航空、军队专用逆变器

　 此类逆变器为28Vdc输入，可提供下列交流输出：26Vac、115Vac、230Vac，其输出频率可为：50Hz、60Hz及400Hz,输出功率从30VA到3500VA不等。还有供航空专用的DC-DC转换器及变频器。

　（二）按输出波形分类：

　 （1）方波逆变器

　 方波逆变器输出的交流电压波形为方波。此类逆变器所使用的逆变线路也不完全相同，但共同的特点是线路比较简单，使用的功率开关管数量很少。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。方波逆变器的优点是：线路简单、价格便宜、维修方便。缺点是由于方波电压中含有大量高次谐波，在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗，对收音机和某些通讯设备有干扰。此外，这类逆变器还有调压范围不够宽，保护功能不够完善，噪声比较大等缺点。

　 （2）阶梯波逆变器

　 此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波，逆变器实现阶梯波输出也有多种不同线路，输出波形的阶梯数目差别很大。阶梯波逆变器的优点是，输出波形比方波有明显改善，高次谐波含量减少，当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时，整机效率很高。缺点是，阶梯波叠加线路使用的功率开关管较多，其中有些线路形式还要求有多组直流电源输入。这给太阳电池方阵的分组与接线和蓄电池的均衡充电均带来麻烦。此外，阶梯波电压对收音机和某些通讯设备仍有一些高频干扰。

　 （3）正弦波逆变器

　 正弦波逆变器输出的交流电压波形为正弦波。正弦波逆变器的优点是，输出波形好，失真度很低，对收音机及通讯设备干扰小，噪声低。此外，保护功能齐全，整机效率高。缺点是：线路相对复杂，对维修技术要求高，价格较贵。

　 上述三种类型逆变器的分类，有利于光伏系统和风力发电系统设计人员和用户对逆变器进行识别和选型。实际上，波形相同的逆变器在线路原理，使用器件及控制方法等等方面仍有很大区别。

　 3.主要性能参数

　 描述逆变器性能的参量和技术条件很多，这里仅就评价逆变器时常用的技术参数做一扼要说明。

　 a．使用环境条件

逆变器正常使用条件：海拔高度不超过1000m，空气温度0～+40℃。

b．直流输入电源条件

输入直流电压波动范围：蓄电池组额定电压值的±15%。

c．额定输出电压

在规定的输入电源条件下，输出额定电流时，逆变器应输出的额定电压值。

电压波动范围：单相220V±5%，三相380±5%。

d．额定输出电流

在规定的输出频率和负载功率因数下，逆变器应输出的额定电流值。

e．额定输出频率

在规定的条件下，固定频率逆变器的额定输出频率为50Hz：

频率波动范围：50Hz±2%。

f．最大谐波含量

正弦波逆变器，在阻性负载下，输出电压的最大谐波含量应≤10%。

g．过载能力

在规定的条件下，在较短时间内，逆变器输出超过额定电流值的能力。逆变器的过载能力应在规定的负载功率因数下，满足一定的要求。

h．效率

在额定输出电压、输出，乜流和规定的负载功率因数下，逆变器输出有功功率与输入有功功率(或直流功率)之比。

i．负载功率因数

逆变器负载功率因数的允许变化范围，推荐值0.7―1.0。

j．负载的非对称性

在10%的非对称负载下，固定频率的三相逆变器输出电压的非对称性应≤10%。

k．输出电压的不对称度

在正常工作条件下，各相负载对称，输出电压的不对称度应≤5%。

l．起动特性

在正常工作条件下，逆变器在满载负载和空载运行条件下，应能连续5次正常起动。

m．保护功能

逆变器应设置：短路保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护及缺相保护。

n．干扰与抗干扰

逆变器应在规定的正常工作条件下，能承受一般环境下的电磁干扰。逆变器的抗干扰性能和电磁兼容性应符合有关标准的规定。

o．噪声

不经常操作、监视和维护的逆变器，应≤95db；

经常操作、监视和维护的逆变器，应≤80db。

p．显示

逆变器应设有交流输出电压、输出电流和输出频率等参数的数据显示，并有输入带电、通电和故障状态的信号显示。

　 确定逆变器技术条件：

　 在光伏/风力互补系统选用逆变器时，首要的是确定逆变器如下几个最主要的技术参数：

输入直流电压范围，如DC24V、48V、110V、220V等；

额定输出电压，如三相380V，还是单相220V；

输出电压波形，如正弦波、梯形波或方波。

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