逆变器电路

简单的逆变器电路分析

这里提供的逆变器电路图分析，主要由MOS场效应管和电源变压器构成，其输出功率依赖于这些元件的功率，省去了复杂的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作。接下来，将详细介绍逆变器的工作原理及制作过程。

**电路图**


**工作原理**

首先，详细介绍这个逆变器的工作原理。方波信号发生器（见图3）采用六反相器CD4069构成。电路中的R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压变化导致的振荡频率不稳定。电路的振荡是通过电容C1的充放电完成的，其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为fmax=1/2.2×3.3×10^3×2.2×10^-6=62.6Hz，最小频率fmin=1/2.2×4.3×10^3×2.2×10^-6=48.0Hz。由于元件误差，实际值可能略有差异。多余的反相器输入端接地，以避免影响其他电路。

**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的最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，使用TR1和TR2将振荡信号电压放大至0~12V（见图4）。这是该装置的核心部分，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释MOS场效应管的工作原理。

**MOS场效应管工作原理**

MOS场效应管也称为金属氧化物半导体场效应管，其缩写为MOSFET。它通常有耗尽型和增强型两种。本文使用的是增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也称为P沟道型。由图可知，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。

**场效应管应用电路工作过程**

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，此时场效应管处于截止状态（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。我们也可以想象为两个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MOS场效应管的工作过程，其工作原理类似，不再重复。

**逆变器电路部分工作过程**

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。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=V^2/W=210^2/60=735Ω，所以在电压为208V时，W=V^2/R=208^2/735=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。

逆变电路都有哪些

逆变电路的种类及其解释：

一、基本逆变电路类型

1. 单相半桥逆变电路：采用两个开关器件交替导通，将直流电转换为交流电。这种电路结构简单，适用于功率较小的场合。

2. 单相全桥逆变电路：使用四个开关器件组成全桥结构，能够提供更高的功率输出。广泛应用于交流电源需求较高的场合。

3. 三相逆变电路：用于产生三相交流输出，适用于需要三相电源的设备。

4. 组合逆变电路：将多种基本逆变电路组合在一起，实现更复杂的电源转换需求。如多重逆变器并联或串联的组合方式。

二、详细解释

单相半桥逆变电路是较为基础的逆变电路形式之一。它由两个开关管和两个二极管组成，通过开关管的交替导通和关断，使得直流电在输出端形成交流波形。由于结构较为简单，它的功率相对较小，通常应用于一些中小功率的电子设备中。

单相全桥逆变电路在结构上与半桥电路有所不同，它使用了四个开关管，能够实现更高的功率输出。全桥电路能够提供更稳定的输出电压和电流波形，因此在需要较高功率输出的场合中得到广泛应用。

三相逆变电路主要用于产生三相交流电输出，适用于电机驱动等需要三相电源的设备。它能够提供平衡的三相电流，满足工业领域中的大多数应用需求。

组合逆变电路是根据具体的应用需求，将多种基本逆变电路组合在一起形成的。通过并联或串联的方式，可以实现更复杂的电源转换功能，满足特定的电力需求。这种电路形式在高性能的电力电子设备中得到广泛应用。

以上就是对逆变电路种类的简单而直接的描述。不同的逆变电路形式各有其特点和应用领域，在实际应用中需要根据具体需求选择合适的电路形式。

逆变器电路图及原理

逆变器是将直流电转换为交流电的设备，广泛应用于电力供应不稳定或需要移动电源的场合。本文将介绍两种逆变器电路图及其实现原理，以帮助读者理解其工作过程和特点。

图一展示了一种简易的逆变器电路。它利用BG2与BG3构成的多谐振荡器为整个电路提供动力。振荡器通过控制BG1和BG4，进而控制BG6和BG7的开关状态，实现将12V直流电逆变为220V交流电的功能。电路中的变压器可选用双12V输出的市电变压器，以便根据需要调整电池容量，从而延长工作时间。

图二是高效率的正弦波逆变器电路。它采用12V电池供电，电路包含倍压模块、运放、迟滞比较器和开关管等关键组件。运放产生50Hz正弦波作为基准信号，而比较器则实现两开关管交替工作，确保输出波形接近正弦波。C3和C4的作用在于允许频率较高的开关续流电流通过，同时对50Hz信号产生较大阻抗。电路的频率稳定性由正反馈过程提供，通过调整比较器输出的微小差值，可以影响开关频率。R4与R3的比值应严格等于0.5，以确保波形质量。

两种逆变器各有优缺点，用户在选择时应依据实际应用情况。图一电路适用于简单的逆变需求，而图二电路则提供更高质量的正弦波输出，适用于对波形质量有较高要求的场合。选用时还需考虑电路驱动波形（正弦波或方波）与使用电器的兼容性。

光伏知识必备│光伏逆变器的电路结构、原理及故障处理

逆变器是光伏系统中的核心部件，负责将光伏板产生的直流电转换为交流电以供电网使用或直接接入负载。其电路结构主要包括输入电路、输出电路、主逆变开关电路、控制电路、辅助电路、保护电路等关键部分。

输入电路提供给逆变器稳定的直流工作电压，确保逆变电路的正常运行。

主逆变电路是逆变器的中心，通过电力电子开关的导通与关断，实现直流电到交流电的转换。根据隔离方式的不同，主逆变电路分为隔离式和非隔离式两种。

输出电路则对主逆变电路输出的交流电进行修正、补偿和调理，以达到符合电网标准的高质量交流电。

控制电路产生一系列控制脉冲，控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能。

辅助电路将输入电压转换为适合控制电路工作的直流电压，内部包含各种检测电路，确保逆变器稳定运行。

保护电路则针对逆变器的运行安全进行监控，包括输入过欠压保护、输出过欠压保护、过流保护、短路保护、孤岛保护等，确保逆变器在异常情况下的安全。

逆变器将直流电转换为交流电的过程可以通过半导体功率开关器件在控制电路的作用下以极快的速度进行，实现直流电切断，转换为交流电。

三相并网型逆变器电路原理主要由主电路和微处理器电路两部分组成。主电路负责DC-DC-AC变换和逆变过程，微处理器电路则完成系统并网的控制过程，确保逆变器输出的交流电压值、波形、相位等维持在规定的范围内。

在华为逆变器的常见故障处理方面，针对绝缘阻抗低、母线电压低、漏电流故障、直流过压保护、逆变器开机无响应、电网故障等问题，采用排除法逐步检测，找出问题所在并进行针对性处理。例如，针对绝缘阻抗低的问题，可通过检测直流接头是否有水浸短接支架或者烧熔短接支架，以及检查组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。针对电网故障，需提前勘察电网健康情况，与逆变器厂商沟通，确保项目设计在合理范围内，避免出现电压过高或过低，过/欠频等问题，通过正确选择并网并严抓电站建设质量，以解决电网相关问题。

单相逆变器的电路原理

单相逆变器的工作原理是通过功率半导体开关器件的开关作用，将直流电转化为交流电。其基本电路有推挽式、半桥式和全桥式三种，尽管结构各异，但核心原理相同。通过控制电路周期性地发送开关脉冲，驱动器件交替导通和关断，再经变压器调整电压后，输出符合要求的交流电。

1. 推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关和一个中心抽头变压器组成，交替工作产生交流电。优点是控制简单，但效率较低，不适合高电压和感性负载。

2. 半桥式逆变电路由开关管、储能电容和耦合变压器构成，通过交替切换实现交流输出。此电路结构简单，适合高频逆变，但对电容容量要求高，成本增加。

3. 全桥式逆变器通过4只功率开关实现更稳定的交流输出，克服了推挽式不足，但需要大功率变压器。在实际应用中，小功率逆变器多采用单级变换，大功率则采用多级电路结构。

随着技术进步，新型逆变器采用高频开关技术和软开关技术，如采用20kHz以上的高频逆变，不仅提高了功率密度，还降低了体积和重量。逆变效率可达90%以上，多采用3级电路结构，先高频逆变，再升压整流，最后工频逆变为市电电压。

逆变器的输出波形有方波、阶梯波和正弦波，各有优缺点。方波逆变器简单便宜，但噪声大、效率低；阶梯波逆变器噪音低、效率高，但波形有失真，不适于精密设备；正弦波逆变器性能最好，但复杂昂贵，是光伏并网发电的理想选择。

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