逆變器
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逆變器(inverter,又称變流器、反流器,或稱反用換流器、電壓轉換器)是一個利用高频电桥电路將直流電變換成交流電的电子器件,其目的与整流器相反。
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原理与分类 [编辑]
电路形式 [编辑]
根据逆变器的电路形式与输出的交流信号,可分为半桥逆变器、全桥逆变器和三相桥式逆变器。
半桥逆变器 [编辑]
半桥逆变器由两个开关串联组成,输出端位于两个开关的中点,由上下两个开关的开通、关断来决定输出的电压。半桥逆变器配合两个分压电容,可以输出双端之间的高频交流电。开关旁一般需要并联续流二极管,以便在感性负载时起到续流作用。半桥逆变器配合正负双电压源,可以输出双端的完全交流、含有直流分量的交流以及完全直流信号。
全桥逆变器 [编辑]
全桥逆变器由各含两个开关的两个桥臂连接成正方形组成,输出端的两端分别位于两组开关的中点,相当于取两个半桥的电压差,因此可以得到正负双向的交流输出。全桥逆变器可以不依赖外加器件,仅仅使用单电压源输出双端的完全交流、含有直流分量的交流以及完全直流信号。
三相桥式逆变器 [编辑]
三相桥式逆变器类似于全桥逆变器,但它有三个桥臂,输出端的三端分别位于三组开关的中点,取两两之间的电压差就可以得到三相电所需的三个相电压。根据三组共六个开关的开通顺序,三相桥式逆变器可以得到一组幅值相等、频率相等、相位相差120o的三相电信号。
有源与无源 [编辑]
根据输出端是否有源,又可以分为有源逆变和无源逆变。
有源逆变器 [编辑]
如果逆变器的输出需要直接并入电网,则属于有源逆变。在此情况下,输出端原本已经有电压波动,逆变器只是向外输出能量。由于输出端电压波动的影响,逆变器件可以自动关断,而无需在控制时予以强制关断,因此可以使用较廉价的半控器件如晶闸管。
无源逆变器 [编辑]
若逆变器输出需要直接使用,不并入电网,则属于无源逆变。在此情况下,由于输出端没有电压波动,逆变器需要严格控制通断,因此必须使用全控器件如可關斷晶閘管等。
相控电路 [编辑]
若逆变器输出需要并入电网,或是需要驱动一个已经在转动的电动机等感性负载,则逆变器输出信号的相位将至关重要。为了控制逆变器输出的相位,需要在逆变器中加入相控电路。常用相控电路的原理有如下两种:
相敏检测电路 [编辑]
相敏检测电路可以检测到交流波形中的某一特定点,如过零点、最高点等。当一个信号源每次到达此特定点时,通过调节其它信号源到达同样的点,以实现同相。由于交流电是实时变化的,这种前馈调节方式总存在一定的滞后,调节效果并不理想,要实现一定的相位差也较困难。
锁相环 [编辑]
锁相环电路通过鉴相器获得各信号源的当前相位,并通过反馈调节方式使各信号源的相位趋于一致,调节效果好、精度高,也容易实现一定的相位差。
应用 [编辑]
反用換流器的應用廣泛,其主要应用如下:
不间断电源 [编辑]
不间断电源通过有电时将市电整流成直流电存于电容当中,并于停电时将电容当中电能放出并转换成交流电,来为用电器提供一个稳定、一致、可靠的供电系统。逆变器在其中主要起到将电容中放出的直流电转换为交流电的作用,同时对于供电频率不稳的地区,在有电时也可以将市电整流再逆变,以获得一个稳定的电源输入。
城市公交系统 [编辑]
为了输电方便,城市轨道交通列车和公交无轨电车系统一般使用直流供电,但车辆所用电动机大都为三相交流电机,因此必须使用逆变器进行逆变。新型车辆一般使用VVVF变频器进行变压变频调节,以更好地对电机进行控制。
变频器 [编辑]
交-直-交变频器是由一个整流器和一个逆变器组成的,通过将交流电先转换成为直流电,再转换成为交流电,以改变其频率,同时通过对逆变部分开关的控制来更好地实现输出控制,以获得各种需要的交流电信号输出。例如變頻式冷氣機。