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        逆變器工作原理-工作原理、結構、作用與原理圖詳解-KIA MOS管

        信息來源:本站 日期:2018-01-15 

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        逆變器工作原理

        逆變器是一種由半導體器件組成的電力調整裝置,主要用于把直流電力轉換成交流電力。由升壓回路以及逆變橋式回路構成。升壓回路把太陽電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓;逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價地轉換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開關元件構成,通過有規則地讓開關元件重復開-關(ON-OFF),由直流電變交流電輸出。當然,這樣單純地由開和關回路產生的逆變器輸出波形并不實用。一般需要采用高頻脈寬調制,使靠近正弦波兩端的電壓寬度變狹,正弦波中央的電壓寬度變寬,并在半周期內始終讓開關元件按一定頻率朝一方向動作,這樣形成一個脈沖波列(擬正弦波)。然后讓脈沖波通過簡單的濾波器形成正弦波。

        逆變器工作原理

        逆變器不僅具有直流電交流變換功能,還具有最大限度地發揮太陽電池性能的功能和系統故障保護功能。

        1、自動運行和停機功能

        早晨日出后,太陽輻射強度逐漸增強,太陽電池的輸出也隨之增大,當達到逆變器工作所需的輸出功率后,逆變器即自動開始運行。進入運行后,逆變器便時時刻刻監視太陽電池組件的輸出,只要太陽電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率,逆變器就持續運行;直到日落停機,即使陰雨天逆變器也能運行。當太陽電池組件輸出變小,逆變器輸出接近0時,逆變器便形成待機狀態。

        逆變器工作原理

        2、最大功率跟蹤控制功能

        太陽電池組件的輸出是隨太陽輻射強度和太陽電池組件自身溫度(芯片溫度)而變化的。另外由于太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性,因此存在能獲取最大功率的最佳工作點。太陽輻射強度是變化著的,顯然最佳工作點也是在變化的。相對于這些變化,始終讓太陽電池組件的工作點處于最大功率點,系統始終從太陽電池組件獲取最大功率輸出,這種控制就是最大功率跟蹤控制。太陽能發電系統用的逆變器的最大特點就是包括了最大功率點跟蹤這一功能。


        1.直流電可以通過震蕩電路變為交流電

        2.得到的交流電再通過線圈升壓(這時得到的是方形波的交流電)

        3.對得到的交流電進行整流得到正弦波


        AC-DC就比較簡單了 我們知道二極管有單向導電性

        可以用二極管的這一特性連成一個電橋讓一端始終是流入的 另一端始終是流出的這就得到了電壓正弦變化的直流電 如果需要平滑的直流電還需要進行整流   簡單的方法就是連接一個電容Inverter是一種DC to AC的變壓器,它其實與Adapter是一種電壓逆變的過程。Adapter是將市電電網的交流電壓轉變為穩定的12V直流輸出,而Inverter是將Adapter輸出的12V直流電壓轉變為高頻的高壓交流電;兩個部分同樣都采用了目前用得比較多的脈寬調制(PWM)技術。其核心部分都是一個PWM集成控制器,Adapter用的是UC3842,Inverter則采用TL5001芯片。TL5001的工作電壓范圍3.6~40V,其內部設有一個誤差放大器,一個調節器、振蕩器、有死區控制的PWM發生器、低壓保護回路及短路保護回路等。


        逆變器工作原理進行簡要介紹:

        逆變器工作原理

        輸入接口部分:

        輸入部分有3個信號,12V直流輸入VIN、工作使能電壓ENB及Panel電流控制信號DIM。VIN由Adapter提供,ENB電壓由主板上的MCU提供,其值為0或3V,當ENB=0時,Inverter不工作,而ENB=3V時,Inverter處于正常工作狀態;而DIM電壓由主板提供,其變化范圍在0~5V之間,將不同的DIM值反饋給PWM控制器反饋端,Inverter向負載提供的電流也將不同,DIM值越小,Inverter輸出的電流就越大。


        電壓啟動回路:

        ENB為高電平時,輸出高壓去點亮Panel的背光燈燈管。


        PWM控制器:

        有以下幾個功能組成:內部參考電壓、誤差放大器、振蕩器和PWM、過壓保護、欠壓保護、短路保護、輸出晶體管。


        直流變換:

        由MOS開關管和儲能電感組成電壓變換電路,輸入的脈沖經過推挽放大器放大后驅動MOS管做開關動作,使得直流電壓對電感進行充放電,這樣電感的另一端就能得到交流電壓。


        LC振蕩及輸出回路:

        保證燈管啟動需要的1600V電壓,并在燈管啟動以后將電壓降至800V。


        輸出電壓反饋:

        當負載工作時,反饋采樣電壓,起到穩定Inventer電壓輸出的作用。


        其實你可以想象一下了.都有那些電子元件需要正負極,電阻,電感一般不需要.二極管一般壞的可能就是被擊穿只要電壓正常一般是沒有問題的,三極管的話是不會導通的.穩壓管如果正負接反的話就會損壞了,但一般有的電路加了保護就是利用二極管的單向導通來保護.在就是電容了,電容里有正負之分的就是電解電容了,如果正負接反嚴重的話其外殼發生爆裂.


        主要元件二極管.開關管振蕩變壓器.取樣.調寬管.還有振蕩回路電阻電容等參開關電路原理.


        逆變器的主功率元件的選擇至關重要,目前使用較多的功率元件有達林頓功率晶體管(BJT),功率場效應管(MOSFET),絕緣柵晶體管(IGBT)和可關 斷晶閘管(GTO)等,在小容量低壓系統中使用較多的器件為MOSFET,因為MOSFET具有較低的通態壓降和較高的開關頻率,在高壓大容量系統中一般 均采用IGBT模塊,這是因為MOSFET隨著電壓的升高其通態電阻也隨之增大,而IGBT在中容量系統中占有較大的優勢,而在特大容量(100KVA以 上)系統中,一般均采用GTO作為功率元件 .


        大件:場效應管或IGBT、變壓器、電容、二極管、比較器以及3525之類的主控。交直交逆變還有整流濾波。

        功率大小和精度,關系著電路的復雜程度。


        IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為新型電力半導體場控自關斷器件,集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體,具有輸入阻抗高,電壓控制功耗低,控制電路簡單,耐高壓,承受電流大等特性,在各種電力變換中獲得極廣泛的應用。與此同時,各大半導體生產廠商不斷開發IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術,主要采用1um以下制作工藝,研制開發取得一些新進展。


        1、全控型逆變器工作原理

        為通常使用的單相輸出的全橋逆變主電路,交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脈寬調制控制IGBT管的導通或截止。

        當逆變器電路接上直流電源后,先由Q11、Q14導通,Q1、Q13截止,則電流由直流電源正極輸出,經Q11、L或感、變壓器初級線圈圖1-2,到Q14回到電源負極。當Q11、Q14截止后,Q12、Q13導通,電流從電源正極經Q13、變壓器初級線圈2-1電感到Q12回到電源負極。此時,在變壓器初級線圈上,已形成正負交變方波,利用高頻PWM控制,兩對IGBT管交替重復,在變壓器上產生交流電壓。由于LC交流濾波器作用,使輸出端形成正弦波交流電壓。


        當Q11、Q14關斷時,為了釋放儲存能量,在IGBT處并聯二級管D11、D12,使能量返回到直流電源中去。


        2、半控型逆變器工作原理

        半控型逆變器采用晶閘管元件。Th1、Th2為交替工作的晶閘管,設Th1先觸發導通,則電流通過變壓器流經Th1,同時由于變壓器的感應作用,換向電容器C被充電到大的2倍的電源電壓。按著Th2被觸發導通,因Th2的陽極加反向偏壓,Th1截止,返回阻斷狀態。這樣,Th1與Th2換流,然后電容器C又反極性充電。如此交替觸發晶閘管,電流交替流向變壓器的初級,在變壓器的次級得到交流電。

        在電路中,電感L可以限制換向電容C的放電電流,延長放電時間,保證電路關斷時間大于晶閘管的關斷時間,而不需容量很大的電容器。D1和D2是2只反饋二極管,可將電感L中的能量釋放,將換向剩余的能量送回電源,完成能量的反饋作用。


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