达林顿逆变器电路图



逆变器原理

逆变器原理是将直流电转换为交流电的过程。以下是逆变器原理的详细解释：

基本工作原理：

逆变器采用特定的芯片作为核心控制部件。该芯片内部设有误差放大器、调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等关键功能。

主功率元件的选择：

逆变器的主功率元件至关重要，常用的功率元件包括达林顿功率晶体管、功率场效应管、绝缘栅晶体管和可关断晶闸管等。在小容量低压系统中，MOSFET因其较低的通态压降和较高的开关频率而被广泛使用。在高压大容量系统中，IGBT模块因其优势而被采用，特别是在中容量系统中，IGBT占有较大优势。在特大容量系统中，GTO通常作为功率元件。

主要部件和功能：

场效应管或IGBT：作为功率开关元件，负责将直流电转换为交流电。变压器：用于升高或降低电压，以满足不同负载的需求。电容：用于平滑直流电，减少电压波动。二极管：用于整流或保护电路。比较器和主控芯片：如3525等，负责控制PWM信号的生成和调节，以确保输出电压和频率的稳定性。

交直交逆变过程：

在某些逆变器中，还包含整流滤波部分，用于将交流电转换为直流电，然后再通过逆变器转换为所需的交流电。这一过程称为交直交逆变，适用于需要将市电或其他交流电源转换为特定频率和电压的交流电的应用场景。

电路复杂程度与功率大小和精度：

逆变器的功率大小和精度直接关系到电路的复杂程度。更高功率和精度的逆变器需要更复杂的电路设计和更高的元件要求。

综上所述，逆变器通过特定的芯片和主功率元件，将直流电转换为交流电，并通过一系列部件和功能实现电压和频率的稳定输出。

脉冲宽度调制控制方法

脉冲宽度调制（PWM）控制方法是基于采样控制理论中冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同这一重要结论。PWM技术通过控制半导体开关器件的导通与关断，生成一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，以此来模拟正弦波或其他所需波形。这种控制方法早在基本原理提出时就已存在，但受限于电力电子器件的发展水平，在上世纪80年代以前未能广泛应用。进入80年代后，随着全控型电力电子器件的出现与迅速发展，PWM技术才真正得以应用。随着电力电子技术、微电子技术及自动控制技术的进步，以及现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术得到了空前发展，出现了多种方法。

等脉宽PWM法是其中最为简单的一种，通过保持每一脉冲的宽度相等，仅通过改变脉冲周期来调频，改变脉冲宽度或占空比来调压，实现电压与频率的协调变化。相对于脉幅调制（PAM）法，等脉宽PWM法简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但输出电压中除基波外还包含较大谐波分量。

随机PWM法在上世纪70年代末至80年代初诞生，旨在解决大功率晶体管（主要为双极性达林顿三极管）载波频率限制在较低水平时引起的电机电磁噪音与振动问题。通过随机改变开关频率，使电机电磁噪音近似为限带白噪声，尽管总噪音分贝数未变，但有色噪音强度大大削弱。尽管IGBT广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM法仍有其特殊价值。

SPWM（Sinusoidal PWM）法是一种成熟的、广泛应用的PWM方法，以采样控制理论中的结论为理论基础。它通过脉冲宽度按正弦规律变化，形成与正弦波等效的PWM波形，控制逆变电路中开关器件的通断，使输出脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等。通过改变调制波的频率和幅值，可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。

等面积法、硬件调制法、软件生成法等是SPWM法的实现方法。等面积法直接阐释SPWM原理，通过计算各开关器件的通断时刻，生成接近正弦波的PWM波形，但计算繁琐、数据占用内存大且不能实时控制。硬件调制法通过模拟电路实现调制，结构复杂，难以精确控制。软件生成法利用微机技术，采用自然采样法或规则采样法生成PWM波形，优点是所得波形接近正弦波，但计算复杂，难以实时控制。

低次谐波消去法通过消去PWM波形中的特定低次谐波，提高输出电压的基波分量，但剩余低次谐波幅值可能较大，计算复杂，只适用于同步调制方式。

梯形波与三角波比较法是提高直流电压利用率的新方法，采用梯形波作为调制信号，通过比较实现PWM控制，有效提高了直流电压利用率，但输出波形含有低次谐波。

线电压控制PWM方法着眼于使线电压趋于正弦，适用于三相逆变电路，但其输出相电压不需严格接近正弦。提出马鞍形波与三角波比较法，通过加入一定比例的三次谐波，提高直流电压利用率，适用于三相无中线系统。

单元脉宽调制法通过等分周期，采用不同波形表示各区间电压，简化了控制过程，适用于异步电动机。电流控制PWM方法通过比较指令电流与实际电流，决定开关器件的通断，适用于多种负载。

空间电压矢量控制PWM方法以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目标，通过逆变器不同的开关模式产生PWM波形，实现对交流电动机的控制，适用于电机控制，但需解决电机低速时定子电阻影响大等问题。

矢量控制PWM方法将交流电动机等效为直流电动机，实现对速度、磁场的独立控制，但实际控制效果受限于模型精度，适用于电机控制。

直接转矩控制PWM方法直接控制转矩，无需解耦电机模型，简化了控制过程，适用于无速度传感器化应用，但存在逆变器开关频率限制问题。

非线性控制PWM方法，如单周控制法，通过控制开关占空比，实现自动消除稳态、瞬态误差，适用于各种脉宽调制软开关逆变器，具有快速响应、开关频率恒定、鲁棒性好等优点。

谐振软开关PWM方法通过附加谐振网络，实现电力电子器件的软开关，保持PWM技术特点的同时降低开关应力与高频化限制，但谐振网络的引入导致谐振损耗与电路问题。

扩展资料

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

方波逆变器原理方波逆变器系统基本原理 方波逆变器与正弦波逆变器区别

方波逆变器的工作原理是将直流电能转换为交流电。它主要由逆变桥、控制逻辑和滤波电路构成。这种逆变器适用于多种家用电器，包括空调、家庭影院、电动工具、缝纫机、DVD、电脑、电视、洗衣机、冰箱、风扇和照明等。在汽车上，通过点烟器输出的车载逆变器功率从20W到150W不等，更大型的逆变器则需要通过连接线连接到电瓶上。用户可以将家用电器连接到电源转换器的输出端，在汽车内使用各种电器。

方波逆变器输出的交流电质量较差，正向最大值和负向最大值几乎同时产生，这会对负载和逆变器本身造成不稳定的影响。此外，方波逆变器的负载能力有限，通常仅为额定负载的40%-60%，并且不能驱动电动机、洗衣机、电冰箱等感性负载。如果负载过大，方波电流中的三次谐波成分会增加，可能导致负载电源滤波电容损坏。

相比之下，正弦波逆变器的输出电压波形质量更高，失真度低，其输出波形与市电电网的交流电波形基本一致，甚至比电网提供的电波形质量更高。正弦波逆变器对收音机、通讯设备及精密设备的干扰较小，噪声低，负载适应能力强，可以满足所有交流负载的需求。然而，正弦波逆变器的线路和控制相对复杂，对控制芯片和维修技术的要求较高，因此成本也较高。

要将方波转换为正弦波逆变器，可以在达林顿管输入前将信号进行转换。一种方法是使用RC或运放组成的积分电路，将方波转换为三角波。另一种方法是采用逐次逼近法将三角波转换为正弦波。还有一种方法是使用LC选频网络进行变换。

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