逆变器 伏秒平衡

科士达2021光伏逆变器出货量

       2021年，科士达伏逆变器出货量猛增至185GW(AC)，同比增长超过40%。根据美国市场研究机构伍德麦肯兹在六月发布的“2020全球光伏逆变器供应商市场排名”。

光伏逆变器：

       光伏逆变器（PV inverter或solar inverter）可以将光伏（PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡（BOS）之一，可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能逆变器有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。

12v开关电源电路图及原理？

       本文介绍的开关电源，输出电压从0～12V、电流从0～5000A连续可调，满载输出功率为60kW。由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求。

       12v开关电源其实是能够有效地维持输出电压稳定的一种电源。那么如果开关电源的电压不稳定将会影响到设备的正常运行，我们要怎么把电压调到适合的位置，12v开关电源怎么调电压，我们可以先看下12v开关电源电路图讲解，这样就会明白12v开关电源怎么调电压，一起学习吧！

主电路的拓扑结构

       鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路如图1所示，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。

       隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。

控制电路的设计

       由于在本电源中使用的开关元件的过载承受能力有限，必须对输出电流进行限制，因此，控制电路采用电压电流双环结构(内环为电流环，外环为电压环)，调节器均为PID。图8为控制电路的原理框图。加入电流内环后，不仅可以对输出电流加以限制，并且可以提高输出的动态响应，有利于减小输出电压的纹波。

       在实际的控制电路中采用了稳压、稳流自动转换方式。图9为稳压稳流自动转换电路。开关电源原理是：稳流工作时，电压环饱和，电压环输出大于电流给定，从而电压环不起作用，只有电流环工作；在稳压工作时，电压环退饱和，电流给定大于电压环的输出，电流给定运算放大器饱和，电流给定不起作用，电压环及电流环同时工作，此时的控制器为双环结构。这种控制方式使得输出电压、输出电流均限制在给定范围内，具体的工作方式由给定电压、给定电流及负载三者决定。

       由于本电源的容量为60kW，为了提高效率、减小体积、提高可靠性，因此，采用软开关技术。高频全桥逆变器的控制方式为移相FB-ZVS控制方式它利用变压器的漏感及管子的寄生电容谐振来实现ZVS。控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。通过移相控制，超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上的负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。

12v开关电源电路图讲解

       1、市电经D1整流及C1滤波后得到约300V的直流电压加在变压器的①脚(L1的上端)，同时此电压经R1给V1加上偏置后后使其微微导通，有电流流过L1，同时反馈线圈L2的上端(变压器的③脚)形成正电压，此电压经C4、R3反馈给V1，使其更导通，乃至饱和，最后随反馈电流的减小，V1迅速退出饱和并截止，如此循环形成振荡，在次级线圈L3上感应出所需的输出电压。

       2、L2是反馈线圈，同时也与D4、D3、C3一起组成稳压电路。当线圈L3经D6整流后在C5上的电压升高后，同时也表现为L2经D4整流后在C3负极上的电压更低，当低至约为稳压管D3(9V)的稳压值时D3导通，使V1有基极短路到地，关断V1，最终使输出电压降低。

       3、电路中R4、D5、V2组成过流保护电路。当某些原因引起V1的工作电流大太时，R4上产生的电压互感器经D5加至V2基极，V2导通，V1基极电压下降，使V1电流减小。D3的稳压值理论为9V+0.5~0.7V，在实际应用时，若要改变输出电压，只要更换不同稳压值的D3即可，稳压值越小，输出电压越低，反之则越高。

总结

       该电源装置中，使用移相全桥软开关技术，使得功率器件实现零电压软开关，减小了开关损耗及开关噪声，提高了效率；设计并使用了一种新颖的高频功率变压器，通过调整单个变压器的原边电压使输出整流二极管实现自动均流；设计并使用了容性功率母排，减小了系统中的振荡，减小了功率母排的发热。控制电路中采用了稳压稳流自动转换方案，实现了输出稳压稳流的自动切换，提高了电源的可靠性及输出的动态响应，减小了输出电压的纹波。

       实验取得了令人满意的结果，其中功率因数可达0.92，满载效率为87%，输出电压纹波小于25mV。不仅如此，各项指标都达到甚至超过了用户要求，而且通过了有关部门的技术鉴定，现已批量投入生产。

关于逆变器的问题

       公共电网也是两根线，是把一根线接地，就成了零线，另一根就成了火线。这对电网来说有它的道理，是从安全性上考虑的。

       逆变器输出两个110V也是对的，因为它不需要接地，也就是不分零线火线，相当于隔离变压器的输出一样，也是安全的，其中的一个110V可以供110V的电器用。

       只要负载不超过逆变器的输出功率都可以用的。

问题1：逆变器可以使任何伏的电压变成220V吗？问题2：有没有可以使交流电便成直流电的设备

       逆变器，必须是一种逆变装置组成的东西才能那么叫，他和变压器有直接区别，也就是说，他可以实现直流输入，然后输出交流，工作原理和开关电源一样，但震荡频率在一定范围内，比如如果这个频率为50HZ，输出则为交流50HZ。逆变器是可以改变其频率的设备。

       变压器一般是指特定频率段的设备，比如工频变压器，就是我们一般见到的那些变压器，他们输入和输出都必须在一定范围内，比如40-60HZ范围内才可以工作。

       下面回答你的问题

       1.他是一种逆变设备，他工作原理类似开关电源，当然你也可以想象是一个变压设备，按照科学的说他的工作原理是

       通过一个震荡芯片，或者特定的电路，控制着震荡信号输出，比如输出50HZ信号，然后这个信号通过放大，推动MOS管[场效应管或晶体闸管]不断开关，这样直流电输入之后，经过这个MOS管的开关动作，就形成一定的交流特性，经过修正电路修正，就可以得到类似电网上的那种正弦波交流，然后送入一个变压器，这个变压器就是工频变压器，他是220V to 24V的变压器，即输入220V的话输出就是24V，输入24V输出则为220V，其实就是一般的24V变压器。

       然后变压器输出，输出后再送到稳压电路，保护电路，送给负载使用

       另外说明一点，我们就当这个逆变器是一个变压器看，，变压器不是说谁电流大怎样，变压器看的是容量，即伏特安培[伏特和安培的乘积，电压和电流的乘积]，比如220V 5A输入的变压器，如果我们不考虑损耗，则可以输出24V xA：

       220*5=24*x，所以，左边和右边的乘积是一样的，但实际应用中应当算进损耗，所以输入需要略大于输出。

       所以，变压器两侧的功率[瓦]或说容量[伏安]值应当是接近一样的。不是你说的那样。

       2.通常车上的逆变器所获得的220V电，是220V 50HZ，高档点的是正弦波的，便宜的一般是方波的。

       正弦波的那种和接插座上用的电，是一样的，而方波的其实也可以用，只不过如果用风扇等有电机的设备，会有一些噪音，之所以用方波，就是因为这种调制方式成本比较低。

       一般，车载的这个逆变器，功率最大不过500瓦，空调一般都700多瓦，而且了，你真的那么想把家用空调装车上？汽车里的空调，包括那些大客车，都是让引擎直接驱动压缩机的，不是用电的，如果中间多一个电的转换过程，损耗就更大了。而且也不好装，还不如用汽车空调。

       接笔记本，，电视，碟机之类的东西，只要在他的额定功率下使用，都没问题

       但是需要注意

       他是接在汽车蓄电池上的，虽然他一般都是11V就自动保护断电，避免电压过低导致车无法启动，但是还是不适宜在引擎不运转的情况下用，，所以如果用负载比较大，还是建议启动引擎。如果是给手机充电道没什么问题。

       3.电动车上，有一个叫DC-DC的模块，他也叫 直流转换器 ，这个模块输入48V，输出12V，那么你只要购买一个12V输入的车载逆变器就可以使用

       当然若你能买到48V输入的逆变器更好，但估计很难买到

       而且，这个模块一般只能提供5A电流，最多不过10A，而且车灯什么的也要用，所以很容易过载，建议，如果可以，多买一个 直流转换器，这个转换器专门给你那逆变器供电，然后如果直流转换器只能提供5A，那么逆变器输入就应当小于5A，否则可能会损坏那模块，

       当然有一些直流转换器电流是很大的，如果修车的地方没有，可以到一些电器店或叫他们修理的给你进一个大电流的，或者多个直流转换器并联也可以

       总之，不要让他过载就可以

       如果你能买到48V输入的逆变器，那么直接并联到电池上

       如果你不想用直流转换器，又不是48V的，那么，你可以考虑比如你的是24V的，那么选2个临近的蓄电池，接在上边就是24V了，，你可以装一个开关控制。

       但这样装有一个缺点，这两个电池电压会低于其他两个，这样可能导致放电不平衡，导致车走不远，而且可能损坏电池。

       相信你就知道了.

       2.交流变直流

       那种东西多的要死一样.随便找个充电器一般都是..另外你用的电脑的电源也是.

滤波电感的滤波电感的设计

       在全桥逆变器中，输出滤波电感是一个关键性的元件，并网系要要求在逆变器的输出侧实现功率因数为1，波形为正弦波，输出电流与网压频率相同。因而，电感值选取的合适与否直接影响电路的工作性能。对电感值的选取，可以从以下两个方面来考虑：

       ①

       电流的波纹系数

       输出滤波电感的值直接影响着输出纹波的大小，由电感的基本伏安关系可得：

       （5-14）

       其中电感两端电压，考虑到当输出电压处于峰值附近，即时，输出电流波纹最大，设此时开关周期为T，占空比为D,则有下式：

       （5-15）

       另外，根据电感的伏秒平衡原理，我们可以得到，

       （5-16）

       于是求得，

       （5-17）

       从（5-15）、（5-16）式可得，

       （5-18）

       在本系统中，开关管的工作频率取电流波纹系数则由式（5-18）计算可：

       因此，要保证实际电流纹则滤波器电感满足。

       ②从逆变器的矢量三角形关系可知，

       （5-19）

       于是，它们的基波幅值满足下式

       （5-20）

       由正弦脉宽调制理论可知，

       （5-21）

       其中，为调制比，且从而：

       （5-22）

       于是，我们可以得到下式：

       综上，滤波电感的取值范围为。在实际设计过程中，由于电感的体积、成本等因素的影响，一般只需考虑电感的下限值，即取稍大于下下至即可。另外需要特别指出的是，以上的计算是建立在额定输出电压，即的基础上，考虑到实际情况下网压的波动范围，在设计电感时最终选取电感值，电感的额定电流为。

       1.输入电容的设计

       假设电网电压和电网的电流只含有基波分量并且相同，则注入到电网的瞬时功率为：

       （5-24）

       其中是注入电网的平均功率，是角频率，是时间。

       因此，中间直流侧电压有小的脉动，同时由前述的Boost的光伏阵列的输出电流是在直流之上叠加了一个高频分量。同时雷击等尖峰电压和一些额外的因素引起的波动会对逆变器造成影响。因此有必要设置输入电容，使其与光伏阵列与逆变器之间的导线上的分布电感组成一个低通滤波，使各部分产生的干扰尽量不影响另一部分。

       由经验值可得:输入电容的值一般取。

       考虑到耐压，我们选取2个的电解电容进行串联。由于电容的串联涉及到均压的问题，采用并联均压电阻的措施。采用每组并联的电容上并联一个电阻，由三个电阻串联组成。

       5.3.3功率因数（PF）

       当逆变器的输出大于其额定输出的20%，平均功率因数应不小于0.85（超前或滞后），当逆变器的输出大于其额定输出的50%，平均功率因数不应小于0.95（超前或滞后）。

       一段时期内的平均功率因数（PF）公式：

       ………………………………………（5）

       式中：

       ——有功功率；

       ———无功功率。

       注1：在供电机构许可下，特殊设计以提供无功功率补偿的逆变器可超出此限制工作；

       注2：用于并网运行而设计的大多数逆变器功率因数接近1。

       5.3.5工作频率

       逆变器并网时应与电网同步运行。逆变器交流输出端频率的允许偏差为电网额定频率为。

       5.3.6直流分量

       并网运行时，逆变器向电网馈送的直流电流分量应不超过其输出电流额定值的0.5%或5mA,应取二者中较大值。

       5.4.2发射要求

       在居住、商业和轻工业环境中正常工作的逆变器的电磁发射应不超过GB 17799.3规定的发射限制；

       连接到工业电网和在工业环境中正常工作的逆变器的电磁发射不应超过GB 17799.3规定的发射限制。

       2.3太阳电池阵列输出功率数学模型

       本文采用TRW太阳电池阵列输出功率数学模型[3,4]。任意太阳辐射强度和环境温度条件下，太阳电池温度

       为

       (21)

       设在参考条件下，为短路电流；为开路电压；、为最大功率点电流和电压，则当光伏阵列电压为，其对应点电流为：

       （22）

       （23）

       （24）

       考虑太阳辐射变化和温度的影响时，

       （25）

       （26）

       （27）

       （28）

       其中，、分别为太阳辐射和光电池温度参考值，一般分别取为和; 为在参考日照下的电流变化温度系数（）; 为在参考日照下的电压变化温度系数（）；为光伏阵列的串联电阻。

       2.4逆变器输出功率数学模型

       逆变器输出功率为

       （29）

       其中，为输出功率；为输入功率；为无载功率；为额定输出功率；为常数，表明输入与输出间的关系，由下式决定

       （30）

       其中，为逆变器的效率。

推挽电路的组成结构

       如果输出级的有两个三极管，始终处于一个导通、一个截止的状态，也就是两个三级管推挽相连，这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱（Totem-pole）输出电路。

       当输出低电平时，也就是下级负载门输入低电平时，输出端的电流将是下级门灌入T4；当输出高电平时，也就是下级负载门输入高电平时，输出端的电流将是下级门从本级电源经 T3、D1 拉出。这样一来，输出高低电平时，T3 一路和 T4 一路将交替工作，从而减低了功耗，提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路，管子导通电阻都很小，使 RC 常数很小，转变速度很快。

       因此，推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。　推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。要实现线与需要用 OC（open collector）门电路。

       电压和电流

        在图（b）中的（1）所示的是图（a）中功率变压器Tr1的中心抽头的波形，这种波形是因为电流反馈电感Lcf的存在及一个经过全波整流后的正弦波在过零点时会降到零。因为Lcf的直流电阻可以忽略不计，所以加在上面的直流电压几乎为零，在Lcf输出端的电压几乎等于输人端的电压，即Udc。同时因为一个全波整流后的正弦波的平均幅值等于Uac=Udc=（2/π）Up，则中心抽头的电压峰值为Up=（π/2）Udc。由于中心抽头的电压峰值出现于开关管导通时间的中点，其大小为（π/2）Udc，因此另一个晶体管处于关断状态时承受的电压为πUdc。

       假设正常的交流输入电压有效值为120V，并假设有±15%的偏差，所以峰值电压为1.41×1.15×120=195V。考虑到PFC电路能产生很好的可以调节的直流电压，大约比输入交流电压高20V左右，就有Udc=195+20=215V。这样晶体管要保证安全工作就必须能够承受值为πUd。的关断电压，也就是675V的电压。当前有很多晶体管的额定值都可以满足电流电压和频率ft的要求（如MJE18002和MJE18004，它们的Uce=1000V，ft=12MHz，β值最小为14）。即使晶体管的ft=4MHz也没有关系，因为晶体管在关断后反偏电压的存在大大减小了它的存储时间。

       从图中的（2）～（5）可以看出，晶体管电流在电压的过零点处才会上升或下降，这样可以减少开关管的开关损耗。因为通过初级的两个绕组的正弦半波幅值相等，所以其伏秒数也是相等的，而且由于存储时间可以忽略（见图（b）中的（1）），也就不会产生磁通不平衡或瞬态同时导通的问题了。

       　每个半周期内的集电极电流如图中的（4）和（5）所示。在电流方

       波脉冲顶部的正弦形状特点将在下面说明。正弦形状中点处为电流的平均值（Icav），它可以根据灯的功率计算出来。假设两盏灯的功率均为P1，转换器的效率为叩，输人电压为Udc，则集电极电流为

       假设两灯管都是40W，转换器效率η为90%，从PFC电路得到的输人电压Udc为205V，则

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467