逆變器

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逆变器为光伏系统安装
逆变器概述

逆變器(又称變流器反流器,或稱反用換流器電壓轉換器英文Inverter)是一個利用高频电桥电路直流電變換成交流電电子器件,其目的与整流器相反。

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。

傳統半橋式逆變器架构

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。

傳統全橋式逆變器架构

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120°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

相关[编辑]