补偿式逆变器原理

逆变器的工作原理

       逆变器的作用是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）。工作原理如下：

       桥式逆变电路的开关状态由加于其控制极的电压信号决定，桥式电路的PN端加入直流电压Ud，A、B端接向负载。当T1、T4打开而T2、T3关合时，u0=Ud;相反,当T1、T4关合而T2、T3打开时，u0=-Ud。于是当桥中各臂以频率 f（由控制极电压信号重复频率决定）轮番通断时，输出电压u0将成为交变方波，其幅值为Ud。重复频率为f如图2所示，其基波可表示为把幅值为Ud的矩形波uo展开成傅立叶级数得：uo=4Ud/π （sinwt+1/3 sin3wt+1/5 sin5wt+...）由式可见,控制信号频率f可以决定输出端频率，改变直流电源电压Ud可以改变基波幅值，从而实现逆变的目的。

UPS按工作方式不同可分哪些类型UPS如何使用

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        问题描述:

        急啊,知道的回答一下.

        解析:

        1、后备式

        早期的后备式UPS在市电供电正常时，市电直接通过交流旁路和转换开关供电于负载，交流旁路相当于一条导线，逆变器不工作，此时供电效率高但质量差。在近年的后备式UPS往往在交流旁路上配置了交流稳压电路和滤波电路加以改善。当市电异常（市电电压、频率超出后备式UPS允许的输入范围或市电中断）时，后备式UPS通过转换开关切换到电池状态，逆变器进入工作状态，此时输出波形为交流正弦波或方波。后备式UPS存在切换时间，一般为4毫秒～10毫秒，但对一般的计算机设备的工作不会造成影响。由于后备式UPS工作时输出波形大都为方波，供电质量相对较差，只适用于要求不高的场合，并且功率一般都较小，多在2000瓦以下。但后备式UPS产品有着价格优势，比较便宜，适合于小型办公企业和家庭用户使用。

        2、在线互动式

       在线互动式UPS是界于后备式和在线式工作方式之间的UPS设备，它集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点。在线互动式UPS的逆变器一直处于工作状态，具有双向功能，即在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电，起充电器的作用；在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组的直流电压转换为交流正弦波输出。在线互动式UPS也有转换时间，比后备式UPS短，保护功能较强。采用了铁磁谐波变压器，在市电供电时具有较好的稳压功能。由于充电逆变器共用一个模块，在给电池充电时，由逆变器产生的高频成份很难滤掉，充电效果不是非常令人满意，故不适合作长延时的UPS。在线互动式UPS价格远远低于在线式UPS，只比后备式UPS价格稍高，因此也是一种适合小型办公或家庭使用的UPS。

        3、在线式

        在线式UPS电源一般采用双变换模式。当市电正常时，在线式UPS输入交流电压，通过充电电路不断对电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压，然后通过脉冲宽度调制技术（PWM）由逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载，起到无级稳压的作用；而当市电中断时，后备电池开始工作，此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载，因此无论是市电供电正常时，还是市电中断由电池逆变供电期间，逆变器始终处于工作状态，这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响，真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。在线式UPS的这种特点，使它比较适合于用外加电池或加装优质发电机的方法，改装成长时间不间断供电系统。在线式UPS输出多为正弦波，电压及频率稳定，所以它多被用在供电质量要求很高的场所。

        4、双逆变电压补偿在线式

        双逆变电压补偿技术也称为Delta技术，是目前国际上最领先的技术。它成功地将交流稳压技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中，当市电存在时，两组逆变器只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的最大功率仅为输出功率的20%，所以功率强度很小，功率余量大，这就增强了UPS的输出能力和过载能力，不再对负载电流波峰系数予以限制，可从容地对付冲击性负载，不再对负载功率因数进行限制，输出有功功率可以等于标定的KVA值。总而言之，Delta技术的运用，不仅弥补了原来在线式的不足，还使得许多主要指标有了新的突破。

UPS按工作方式可分为哪几种

       1、后备式：早期的后备式UPS在市电供电正常时，市电直接通过交流旁路和转换开关供电于负载，交流旁路相当于一条导线，逆变器不工作，此时供电效率高但质量差。在近年的后备式UPS往往在交流旁路上配置了交流稳压电路和滤波电路加以改善。

       2、在线互动式：在线互动式UPS是界于后备式和在线式工作方式之间的UPS设备，它集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点。在线互动式UPS的逆变器一直处于工作状态，具有双向功能，即在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电，起充电器的作用。

       3、在线式：在线式UPS电源一般采用双变换模式。当市电正常时，在线式UPS输入交流电压，通过充电电路不断对电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压，然后通过脉冲宽度调制技术（PWM）由逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载，起到无级稳压的作用。

       4、双逆变电压补偿在线式：双逆变电压补偿技术也称为Delta技术，是目前国际上最领先的技术。它成功地将交流稳压技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中。

扩展资料

       主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；

       当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

       百度百科-不间断电源

逆变器的作用及工作原理

       作用：逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

       原理：逆变器将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电，两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。

扩展资料

       正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电网中的电磁污染。

       正弦波逆变器的性能：

       1、纯正弦波输出，适用于电视机、电冰箱、电磁炉、电风扇。

       2、微波炉、空调等家用设备使用# 微电脑（CPU）控制技术，性能优越。

       3、超宽输入电压范围、高精度输出、全自动稳压。

       4、内置过载、短路、过压、欠压、过温等保护功能，可靠性高。

       5、简洁明了的 LED显示，可升级到全面的数字化 LCD 显示，方便观察机器状态。

       6、供电时间可根据不同要求任意配置。

       7、采用阀控式免维护铅酸电池，智能型电池管理，过充，过放电保护，延长电池使用寿命。

       百度百科-逆变器

       百度百科-正弦波逆变器

SVG无功补偿装置的原理是什么？

       SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流。

       迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。

扩展资料

       补偿方式：国内的无功补偿装置基本上是采用电容器进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.8-0.9左右。SVG采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.98以上，这是目前国际上最先进的电力技术。

       补偿时间： 国内的无功补偿装置完成一次补偿最快也要200毫秒的时间，SVG在5-20毫秒的时间就可以完成一次补偿。无功补偿需要在瞬时完成，如果补偿的时间过长会造成该要无功的时候没有，不该要无功的时候反而来了的不良状况;

       有级无级： 国内的无功补偿装置基本上采用的是3—10级的有级补偿，每增减一级就是几十千法，不能实现精确的补偿。SVG可以从0.1千法开始进行无级补偿，完全实现了精确补偿。

       百度百科-静止无功发生器

SVG与SVC无功补偿原理区别？

       一、工作原理不同

       (1)SVC可以被看成是一个动态的无功源。根据接入电网的需求，它可以向电网提供容性无功，也可以吸收电网多余的感性无功，把电容器组通常是以滤波器组接入电网，就可以向电网提供无功，当电网并不需要太多的无功时，这些多余的容性无功，就由一个并联的电抗器来吸收。

       电抗器电流是由一个可控硅阀组控制，借助于对可控硅触发相角的调整，就可以改变流过电抗器的电流有效值，从而保证SVC在电网接入点的无功量正好能将该点电压稳定在规定范围内，起到电网无功补偿的作用。

       (2)SVG以大功率电压型逆变器为核心，通过调节逆变器输出电压的幅值和相位，或者直接控制交流侧电流的幅值和相位，迅速吸收或发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功功率的目的。

       二、响应速度

       一般SVC的响应速速是20—40ms；而SVG的响应速度不大于5ms，能更好的抑制电压波动和闪变，在相同的补偿容量下，SVG对电压波动和闪变的补偿效果最好。

       三、低电压特性

       SVG具有电流源的特性，输出容量受母线电压的影响很小。这一优点使SVG用于电压控制时具有很大的优势，系统电压越低，越需要动态无功调节电压，SVG的低电压特性好，输出的无功电流与系统电压没有关系，可以看作是一个可控恒定的电流源，系统电压降低时，仍能输出额定无功电流，具备很强的过载能力；

       而SVC是阻抗型特性，输出容量受母线电压的影响很大，系统电压越低，输出无功电流的能力成比例降低，不具备过载能力。因此SVG的无功补偿能力与系统电压无关，而SVC的无功补偿能力随系统电压的下降线性降低。

       四、运行安全性能提高

       SVC以可控硅调节电抗加多组电容作为无功补偿的主要手段，极容易发生谐振放大现象，导致安全事故，系统电压波动大时，补偿效果受很大影响，运行损耗大；

       SVG配套电容器不需要设置滤波器组，不存在谐振放大现象，SVG是有源型补偿装置，是采用可关断器件IGBT构成的电流源装置，从而避免了谐振现象，运行安全性能大大提高。

       五、谐波特性

       SVC利用可控硅控制电抗器的等效基波阻抗，不仅受到系统谐波影响大，而且自身会产生大量的谐波，必须配套采用滤波器组，滤除SVC自身产生的谐波含量；

       SVG采用三电平单相桥技术，单相可输出5电平电压波形，采用载波移相的脉冲调制方法，不仅受系统谐波影响小，还可以抑制系统的谐波。与SVC相比，SVG采用多重化、多电平或脉宽调节技术等措施后，大大减少了补偿电流中的谐波含量。

       六、占地面积

       在相同的补偿容量下，SVG的占地面积比SVC的减少1/2到2/3。由于SVG使用的电抗器和电容器比SVC少，因此大大缩小了装置的体积和占地面积；SVC中的电抗器不仅本身体积比较大，而且考虑到相互间的安装间隔，整体占地面积较大。

       综上所述，SVG无功补偿装置由于响应速度快、谐波含量少、无功调节能力强等优点，可以大大改善电网的电能质量，目前已成为无功补偿技术的发展方向。

       SVG是典型的电力电子设备，由三个基本功能模块构成：检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。

       其工作原理为由外部CT检测系统的电流信息，然后经由控制芯片分析出当前的电流信息、如PF、S、Q等；然后由控制器给出补偿的驱动信号，最后由电力电子逆变电路组成的逆变回路发出补偿电流。国际上最先进的SVG产品是STATCOM---动态无功补偿装置。

       SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。

       

参考资料：

百度百科SVG

简单的逆变器电路图分析

       这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。

       电路图

       工作原理

       这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

       方波信号发生器（见图3）

       这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

       场效应管驱动电路

       这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

       场效应管驱动电路

       由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图4所示。

       MOS场效应管电源开关电路。

       这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。

       图5

MOS场效应管也被称为MOSFET，既MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

       图6

       为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。

       图7a图7b

       对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中（见图7b），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了P沟道的MOS场效应管的工作过程，其工作原理类似这里不再重复。

       图8

下面简述一下用C-MOS场效应管（增强型MOS场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1到2V时，MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。

       由以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管电路部分的工作过程（见图10）。工作原理同前所述。这种低电压、大电流、频率为50Hz的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在变压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。这里需要注意的是，在某些情况下，如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的保险丝不能省略或短接。

       制作要点

       电路板见图11。所用元器件可参考图12。逆变器用的变压器采用次级为12V、电流为10A、初级电压为220V的成品电源变压器。P沟道MOS场效应管（2SJ471）最大漏极电流为30A，在场效应管导通时，漏-源极间电阻为25毫欧。此时如果通过10A电流时会有2.5W的功率消耗。N沟道MOS场效应管（2SK2956）最大漏极电流为50A，场效应管导通时，漏-源极间电阻为7毫欧，此时如果通过10A电流时消耗的功率为0.7W。由此我们也可知在同样的工作电流情况下，2SJ471的发热量约为2SK2956的4倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13展示本文介绍的逆变器场效应管在散热器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。尽管场效应管工作于开关状态时发热量不会很大，出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大。

       逆变器的性能测试

       测试电路见图14。这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大（一般大于100A）的12V汽车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。其测试结果见电压、电流曲线关系图（图15a）。可以看出，输出电压随负荷的增大而下降，灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变，并且输出电压、电流也不是正弦波，所以这种的计算只能看作是估算。以负载为60W的电灯泡为例：

       假设灯泡的电阻不随电压变化而改变。因为R灯=V2/W=2102/60=735Ω，所以在电压为208V时，W=V2/R=2082/735=58.9W。由此可折算出电压和功率的关系。通过测试，我们发现当输出功率约为100W时，输入电流为10A。此时输出电压为200V。

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