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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(lái)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(yáng)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(jià)地轉換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開(kāi)關(guān)元件構成,通過(guò)有規則地讓開(kāi)關(guān)元件重復開(kāi)-關(guān)(ON-OFF),由直流電變交流電輸出。當然,這樣單純地由開(kāi)和關(guān)回路產(chǎn)生的逆變器輸出波形并不實(shí)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(kāi)關(guān)元件按一定頻率朝一方向動(dòng)作,這樣形成一個(gè)脈沖波列(擬正弦波)。然后讓脈沖波通過(guò)簡(jiǎn)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(fā)揮太陽(yáng)電池性能的功能和系統故障保護功能。

      1、自動(dòng)運行和停機功能

      早晨日出后,太陽(yáng)輻射強度逐漸增強,太陽(yáng)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(dòng)開(kāi)始運行。進(jìn)入運行后,逆變器便時(shí)時(shí)刻刻監視太陽(yáng)電池組件的輸出,只要太陽(yáng)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(yáng)電池組件輸出變小,逆變器輸出接近0時(shí),逆變器便形成待機狀態(tài)。

      逆變器工作原理

      2、最大功率跟蹤控制功能

      太陽(yáng)電池組件的輸出是隨太陽(yáng)輻射強度和太陽(yáng)電池組件自身溫度(芯片溫度)而變化的。另外由于太陽(yáng)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(diǎn)。太陽(yáng)輻射強度是變化著(zhù)的,顯然最佳工作點(diǎn)也是在變化的。相對于這些變化,始終讓太陽(yáng)電池組件的工作點(diǎn)處于最大功率點(diǎn),系統始終從太陽(yáng)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(yáng)能發(fā)電系統用的逆變器的最大特點(diǎn)就是包括了最大功率點(diǎn)跟蹤這一功能。


      1.直流電可以通過(guò)震蕩電路變?yōu)榻涣麟?/span>

      2.得到的交流電再通過(guò)線(xiàn)圈升壓(這時(shí)得到的是方形波的交流電)

      3.對得到的交流電進(jìn)行整流得到正弦波


      AC-DC就比較簡(jiǎn)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(gè)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(jìn)行整流   簡(jiǎn)單的方法就是連接一個(gè)電容Inverter是一種DC to AC的變壓器,它其實(shí)與Adapter是一種電壓逆變的過(guò)程。Adapter是將市電電網(wǎng)的交流電壓轉變?yōu)榉€定的12V直流輸出,而Inverter是將Adapter輸出的12V直流電壓轉變?yōu)楦哳l的高壓交流電;兩個(gè)部分同樣都采用了目前用得比較多的脈寬調制(PWM)技術(shù)。其核心部分都是一個(gè)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(gè)誤差放大器,一個(gè)調節器、振蕩器、有死區控制的PWM發(fā)生器、低壓保護回路及短路保護回路等。


      逆變器工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹:

      逆變器工作原理

      輸入接口部分:

      輸入部分有3個(gè)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(shí),Inverter不工作,而ENB=3V時(shí),Inverter處于正常工作狀態(tài);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?jiǎn)?dòng)回路:

      ENB為高電平時(shí),輸出高壓去點(diǎn)亮Panel的背光燈燈管。


      PWM控制器:

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


      直流變換:

      由MOS開(kāi)關(guān)管和儲能電感組成電壓變換電路,輸入的脈沖經(jīng)過(guò)推挽放大器放大后驅動(dòng)MOS管做開(kāi)關(guān)動(dòng)作,使得直流電壓對電感進(jìn)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(dòng)需要的1600V電壓,并在燈管啟動(dòng)以后將電壓降至800V。


      輸出電壓反饋:

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


      其實(shí)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(méi)有問(wèn)題的,三極管的話(huà)是不會(huì )導通的.穩壓管如果正負接反的話(huà)就會(huì )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(lái)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(huà)其外殼發(fā)生爆裂.


      主要元件二極管.開(kāi)關(guān)管振蕩變壓器.取樣.調寬管.還有振蕩回路電阻電容等參開(kāi)關(guān)電路原理.


      逆變器的主功率元件的選擇至關(guān)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(chǎng)效應管(MOSFET),絕緣柵晶體管(IGBT)和可關(guān) 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(tài)壓降和較高的開(kāi)關(guān)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(zhù)電壓的升高其通態(tài)電阻也隨之增大,而IGBT在中容量系統中占有較大的優(yōu)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(chǎng)效應管或IGBT、變壓器、電容、二極管、比較器以及3525之類(lèi)的主控。交直交逆變還有整流濾波。

      功率大小和精度,關(guān)系著(zhù)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(chǎng)控自關(guān)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(jiǎn)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(shí),各大半導體生產(chǎn)廠(chǎng)商不斷開(kāi)發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù),主要采用1um以下制作工藝,研制開(kāi)發(fā)取得一些新進(jìn)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(jīng)Q11、L或感、變壓器初級線(xiàn)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(jīng)Q13、變壓器初級線(xiàn)圈2-1電感到Q12回到電源負極。此時(shí),在變壓器初級線(xiàn)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(chǎn)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(guān)斷時(shí),為了釋放儲存能量,在IGBT處并聯(lián)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(fā)導通,則電流通過(guò)變壓器流經(jīng)Th1,同時(shí)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(zhù)Th2被觸發(fā)導通,因Th2的陽(yáng)極加反向偏壓,Th1截止,返回阻斷狀態(tài)。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(fā)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(cháng)放電時(shí)間,保證電路關(guān)斷時(shí)間大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)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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