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逆变器工作原理-工作原理、结构、作用与原理图详解-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2018-01-15 

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逆变器工作原理

逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置,主要用于把直流电力转换成交流电力。由升压回路以及逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压;逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成,通过有规则地让开关元件重复开-关(ON-OFF),由直流电变交流电输出。当然,这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制,使靠近正弦波两端的电压宽度变狭,正弦波中央的电压宽度变宽,并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作,这样形成一个脉冲波列(拟正弦波)。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。

逆变器工作原理

逆变器不仅具有直流电交流变换功能,还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。

1、自动运行和停机功能

早晨日出后,太阳辐射强度逐渐增强,太阳电池的输出也随之增大,当达到逆变器工作所需的输出功率后,逆变器即自动开始运行。进入运行后,逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出,只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率,逆变器就持续运行;直到日落停机,即使阴雨天逆变器也能运行。当太阳电池组件输出变小,逆变器输出接近0时,逆变器便形成待机状态。

逆变器工作原理

2、最大功率跟踪控制功能

太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度(芯片温度)而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性,因此存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是变化着的,显然最佳工作点也是在变化的。相对于这些变化,始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点,系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出,这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪这一功能。


1.直流电可以通过震荡电路变为交流电

2.得到的交流电再通过线圈升压(这时得到的是方形波的交流电)

3.对得到的交流电进行整流得到正弦波


AC-DC就比较简单了 我们知道二极管有单向导电性

可以用二极管的这一特性连成一个电桥让一端始终是流入的 另一端始终是流出的这就得到了电压正弦变化的直流电 如果需要平滑的直流电还需要进行整流   简单的方法就是连接一个电容Inverter是一种DC to AC的变压器,它其实与Adapter是一种电压逆变的过程。Adapter是将市电电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出,而Inverter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目前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,Inverter则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6~40V,其内部设有一个误差放大器,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。


逆变器工作原理进行简要介绍:

逆变器工作原理

输入接口部分:

输入部分有3个信号,12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供,ENB电压由主板上的MCU提供,其值为0或3V,当ENB=0时,Inverter不工作,而ENB=3V时,Inverter处于正常工作状态;而DIM电压由主板提供,其变化范围在0~5V之间,将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端,Inverter向负载提供的电流也将不同,DIM值越小,Inverter输出的电流就越大。


电压启动回路:

ENB为高电平时,输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。


PWM控制器:

有以下几个功能组成:内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。


直流变换:

由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路,输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作,使得直流电压对电感进行充放电,这样电感的另一端就能得到交流电压。


LC振荡及输出回路:

保证灯管启动需要的1600V电压,并在灯管启动以后将电压降至800V。


输出电压反馈:

当负载工作时,反馈采样电压,起到稳定Inventer电压输出的作用。


其实你可以想象一下了.都有那些电子元件需要正负极,电阻,电感一般不需要.二极管一般坏的可能就是被击穿只要电压正常一般是没有问题的,三极管的话是不会导通的.稳压管如果正负接反的话就会损坏了,但一般有的电路加了保护就是利用二极管的单向导通来保护.在就是电容了,电容里有正负之分的就是电解电容了,如果正负接反严重的话其外壳发生爆裂.


主要元件二极管.开关管振荡变压器.取样.调宽管.还有振荡回路电阻电容等参开关电路原理.


逆变器的主功率元件的选择至关重要,目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管(BJT),功率场效应管(MOSFET),绝缘栅晶体管(IGBT)和可关 断晶闸管(GTO)等,在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET,因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率,在高压大容量系统中一般 均采用IGBT模块,这是因为MOSFET随着电压的升高其通态电阻也随之增大,而IGBT在中容量系统中占有较大的优势,而在特大容量(100KVA以 上)系统中,一般均采用GTO作为功率元件 .


大件:场效应管或IGBT、变压器、电容、二极管、比较器以及3525之类的主控。交直交逆变还有整流滤波。

功率大小和精度,关系着电路的复杂程度。


IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为新型电力半导体场控自关断器件,集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体,具有输入阻抗高,电压控制功耗低,控制电路简单,耐高压,承受电流大等特性,在各种电力变换中获得极广泛的应用。与此同时,各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术,主要采用1um以下制作工艺,研制开发取得一些新进展。


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。


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