逆变器结构认识实验



【光伏逆变器】什么是光伏逆变器 光伏逆变器原理和作用

光伏逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的装置。以下是关于光伏逆变器原理和作用的具体说明：

原理： 结构组成：逆变器结构主要包括升压回路和逆变桥式回路。升压回路负责将直流电压升至逆变器输出所需的电压，而逆变桥式回路则负责将升压后的直流电压转换为交流电压。 转换过程：通过开关元件的开关控制，实现直流到交流的转换。通常采用高频脉宽调制技术，形成接近正弦波的脉冲波列，再通过滤波器最终形成正弦波。

作用： 并网或离网系统供电：光伏逆变器可将太阳能电池板产生的直流电转换为家庭或工业用交流电，适用于并网或离网系统。 系统平衡组件：在太阳能发电系统中，光伏逆变器是重要的平衡组件之一，确保系统的稳定运行。 最大功率跟踪控制：逆变器具有最大功率跟踪控制功能，可根据太阳辐射强度和温度变化自动调整工作点，确保系统始终处于最佳工作状态，获取最大功率输出。

此外，光伏逆变器根据用途和波形调制方式有多种分类，选购时需考虑功率匹配、关键技术指标以及认证情况等因素，以选择适合自身需求的产品。

光伏漫谈4- 逆变器拓扑结构

光伏逆变器作为光伏发电核心设备，其设计与应用根据不同功率需求与场景，采用的电路拓扑结构存在显著差异。主要拓扑结构包括工频隔离、高频隔离、非隔离以及特殊的组串式逆变器NPC拓扑等。

工频隔离逆变器采用工频50Hz变压器实现功率传输，结构相对简单，由整流桥、滤波和工频变压器组成，但受限于体积较大的变压器，实际应用中较少使用。

高频隔离逆变器在微型逆变器中较为常见，为了保障人体安全，需要在交流与直流侧隔离。此拓扑结构采用高频隔离，可显著减小体积。三种常用拓扑结构包括昱能的250W微型逆变器、禾迈MI-700的交错反激拓扑以及不含直流母线串联谐振的拓扑。前两种拓扑在高压电容使用、控制复杂度和效率上有所差异，后者则无需高压电容，但需要增加低压大电容，控制简单，适合小功率应用。

非隔离逆变器通过直接将光伏输入升压至工频信号，进而实现组串式逆变，相比隔离型，此类逆变器效率更高、成本更低，但存在零点偏移、直流分量等问题。为解决此类问题，可以采用交流或直流旁路方式隔断DC分量。专利H5技术通过5个开关管实现了直流旁路逆变器，通过交替控制实现完整的正弦输出。

组串式逆变器中，NPC三电平逆变器因其效率高、谐波小而广受青睐。I型NPC结构正负半周期由不同的IGBT承担开关损耗，ANPC结构则通过在每个IGBT旁并联IGBT来平衡内（Q2和Q3）外（Q1和前）管之间的损耗。T型三电平拓扑则通过减少开关损耗，提高效率，但需要IGBT耐压达到母线电压的两倍，适用于低压系统或高压功率管应用。

随着功率器件特性和耐压的提升，某些拓扑结构的竞争力增强。同时，学术研究的深入与功率器件的变化将催生更多逆变器拓扑，进一步提升应用效率，降低体积和成本。技术发展将持续推动逆变器拓扑的创新与优化。

我的UPS，想改成车用的逆变器。怎改？

逆变器是UPS的主要组成部分。由于整流器已将交流输入电压变成直流电压，而负载所需的是交流电压，就必须有一种电路再将该直流电压变回交流，执行这个任务的装置就叫逆变器。逆变器电路的种类很多，在UPS中常见的有推挽变换器、半桥逆变器、全桥逆变器、双向变换器等。

1. 直流变换器

直流变换器是一种最简单最基本的逆变器电路，主要应用于后备式UPS中，它分为自激式和它激式两种。

1. 自激式推挽变换器

自激式推挽变换器图1 自激式直流推挽变换器 图1(a)所示是自激式直流推挽变换器电路，所谓自激就是不用外来的触发信号，UPS就可以利用自激振荡的方式输出交流电压，其交流电压的波形为方波，如图1(b)所示的波形UN。UN是当电源电压E为额定值时的输出情况（其中丛御阴影部分除外）。自激直流变换器电路主要用于对电压稳定度要求不高但不能断电的地方，如电冰箱、紧要照明用的白炽灯、高压钠灯和金属卤素灯等，供电条件差的农村居民也有不少采用了这种电路作不间断电源。由于它的电路简单、价格便宜、可靠性高，故也很受欢迎。

该电路的工作原理如下：在时间t=t0加直流电压E，这时由于晶体管V1和V2的基极电压 Ub1=Ub2=0，二者不具备开启条件，但在它们的集电极和发射极之间却都有漏电流，如图中的I1和I2所示，且二电流在变压器绕组中的流动方向相反，由于器件的分散性，使得 I1-I2=ΔI≠0，这个差值电流ΔI就在绕组中产生一个磁通量，于是就在基极绕组中感应出电压Ub1和Ub2，由同名端的标志可以看出，这两个电压的极性是相反的，即一个Ub给晶体管基极加正电压，使其开通，另一个Ub给另一个晶体管基极加负压，使其进一步截止。电路的设计正好是漏电流大的那一个晶体管基极所感应出的Ub给自己基极加正压，而漏电流小的那一个晶体管基极所加的是负压，基极加正压管子的集电极电流进一步增加，又进一步使它的基极电压增大，这样一个雪崩式的过程很快使该管（设为V1）电流达到饱和值，即V1集电极-发射极之间的压降UCE1=0，绕组N1和N2上的电压也达到了最大值UN1=UN2=E，此后由于磁芯进入饱和阶段，磁芯中磁通的变化量减小，各绕组感应的电压也相应减小，原来导通的管子由于集电极电流增大（磁芯饱和所致）和基极电流减小而脱离饱和区，使绕组感应的电压进一步减小，这样一个反变化过程使得V1雪崩式地截止而V2达到饱和，如图1(b)t1所示。而后就再重复上面的过程，于是就形成了如图1(b)所示的方波波形。有时为了使启动更快和更可靠，就加一个RC启动触发环节。

该电路方案的不足之处就在于它的不稳压。它的输出电压随着电源电压E的高低起伏，如图1(b)UH阴影部分所示的情形，如果电源电压E一直这样高，其输出电压也就一直高。若电源电压E降到UL这样低的水平，如图1(b)UL阴影部伍郑枣分所示，则输出电压也跟着低下去。因此，这种电路方案在以后的后备式UPS中就不被采用了。

2. 它激式推挽变换器

由于自激式推挽变换器不能满足输出电压稳定的要求，它激式推挽变换器就得到了广泛地应用。所谓“它激”就是电路的振荡工作是由外加控制信号的激发而实现的。图2(a)所示的就是它激式推挽直流变换器电路原理图。由图中可以看出，前面自激式推挽变换器的基极反馈绕组被取消了，代替它的功能的环节是电源控制组件IC，在早期用的是TDA1060，后来多采用LM3842或LM3845等。采用电源控制组件IC发出方波控制脉冲使UPS工作，在变压器输出端有一个与输出电压成正比的反馈信号回送给IC，使其根据输入端电压的变化和输出负载的变化来调整控制脉冲的宽度，以保证输出电压稳定在设计范围内。

下面就介绍一下该电路的工作原理。

当接通电源控制脉冲时，电源控制组件IC开始工作并发出方波控制脉冲，使推挽变换器的两个功率管按照脉冲的同样宽度输出方波电压，设在E为额定值时，UPS的输出电压也为额定值，如图2(b)输出波形图中粗线所示的波形UN，设此时的输出脉冲宽度为δ2，如果由于某种原因使电源电压升至UH，这时的测量与控制电路就会自动将控制信号的脉冲宽度由δ2减小至δ1，如图2(b)UH阴影所示，以保证输出脉冲电压的面积不变，即

(3)

时，输出电压不变。同样，当由于某种原因使电源电压降低到UL时，这时的测量与控制电路就会自动将控制信号的脉冲宽度由δ2增大到δ3，如图1(b)UL阴影所示，以保证输出脉冲电压的面积不变，即

（4）

由此就得出了维持输出电压稳定的条件为：

（5）

当输出端负载变化时，由于输出线路和UPS内阻的共同作用也必然导致输出电压的变动，这种瞬间地变动通电压过反馈电路送入电源控制组件IC的相应输入端，经比较和转换后，去改变控制脉冲的宽度，以保证输出电压的稳定。

由这种它激式推挽变换器输出的具有稳压功能的脉冲电压波形称为准方波，以区别于不具稳压功能的自激式直流变换器输出的波形。有的将准方波叫成阶梯波，这是一种误会，所谓阶梯，如图3所示（该图是将上图一种电源电压UN或UH或UL的情况单画出来的波形）。而实际上并非如此，因为输出电压分正半波和负半波，并且每个半波仅有一个台阶，不在阶梯定义范畴之内。是否可以当阶梯来看呢？不可以。因为若把该半波当成阶梯波来看，就必须将基线移到最上端或最下端，不论移到哪一端，电压都变成了单极性的值：正半波或负半波。这和正负半波交替的事实完全不符，因此阶梯波之说是一种误会。

2. 桥式逆变器

桥式逆变器名称的来源是它的电路结构形式很像“惠斯登”电桥。由于对输出电压要求稳定的原因，故桥式逆变器的触发方式几乎都是它激。在线式UPS多采用桥式逆变器，因为它有着比推挽变换器更大的优点。比如推挽变换器功率管上的电压为电源电压的2倍，更加上状态转换时的上冲尖峰，要求该器件的耐压就更高，这样以来不但增加了器件的成本，而且也由于功率管工作电压的提高，降低了它的输出能力，因此用在后备式UPS上居多。桥式逆变器就克服了这些缺点，并且根据要求的不同，电路又分成半桥逆变器和全桥逆变器，下面将分别进行讨论。

1. 半桥逆变器

所谓半桥逆变器实际上电路的结构形式也是桥式的，所差的是两个桥臂上的器件不同。图4所示的是半桥逆变器结构及电原理图，图4(a)是它的电原理图，图4(b)是它的输出波形图。由图中可见，电桥的左边由电容器构成，右边由功率管构成，输出端就设在两电容器连接点和两功率管连接点之间。下面就讨论一下它的简单工作原理。

(a)电原理图

(b)输出波形图4 半桥逆变器结构及电原理图

假设电路已处于工作的准备状态，即电容C1和C2已充满电。在时间t=0功率管V1被打开，电流I1由电容器C1的正极出发，如空心箭头所示，流经功率管V1、变压器Tr初级绕组N1的BA、回到C1的负极，一直到t=t1，形成正半波，如图4(b)所示。在t=t1时，V1由于正触发信号的消失而截止，此时正触发信号加到了V2的控制极，使其开通，电流I2由电容器C2的正极出发流经变压器Tr初级绕组N1的AB，如图中的实心箭头所示，可以看出这时的电流方向是相反的，电流I2通过变压器后流经功率管

逆变器的工作原理及结构

1. 逆变器的主要作用是将直流电(DC)转换为交流电(AC)。这一过程通常用于将存储在电池或蓄电池中的直流电能转换为家庭或工业设备所需的交流电能，例如220V、50Hz的正弦波交流电。

2. 逆变器的工作原理基于桥式逆变电路。该电路由四个开关组成，形成一个桥状结构。随着控制信号的变化，这些开关会交替打开和关闭。

3. 在桥式电路中，当开关T1和T4处于开启状态，而T2和T3处于关闭状态时，输出电压(u0)将等于输入直流电压(Ud)。相反，当T1和T4关闭，T2和T3开启时，输出电压将等于输入电压的负值。

4. 由于这些开关以一定的频率f快速交替操作，输出电压形成了一个交变方波。这个方波的幅值等于输入直流电压的幅值，即Ud。

5. 通过改变开关的频率f，可以控制输出交流电的频率。同时，通过调整输入直流电压Ud的大小，可以改变输出交流电的幅值，从而实现逆变过程的精确调整和控制。

干货单相半桥逆变电路讲解，工作原理：4种工作状态，秒懂

大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。今天给大家分享的是：单相半桥逆变器。

在上一篇文章中，我已经给大家介绍了单相全桥逆变器，感兴趣的朋友可以点击下方链接查看：

干货单相全桥逆变电路讲解，工作原理+波形图+优点，一看就懂

一、单相半桥逆变器

单相半桥逆变器的结构相对简单，由2个晶闸管T1和T2以及2个反馈二极管D1、D2组成的半桥逆变电路。每个二极管和晶闸管都和三线直流电源反并联，电源端提供平衡直流电压。

下面是半桥逆变器的基本配置，负载为RL负载。

在单相逆变器中，我们可以使用其他功率半导体开关器件，如IGBT、功率MOS关等，不一定非要使用晶闸管。

这里假设，每个晶闸管在其栅极信号存在期间导通，并在该信号移除时换向。晶闸管T1和晶闸管T2的门控信号分别为ig1和ig2。

负载RL连接在A点和B点之间。A点始终被视为相对于B点的+ve。如果电流沿着该方向流动，假设电流为+ve，类似地，如果电流从B流向A，则电流被视为－ve。

由于感性负载，输出电压波形与R负载相似，然而，输出电流波形与输出电压波形并不相似。

在RL负载输出的情况下，电流I0是时间的指数函数，输出电流滞后输出电压一个角度pin。

Φ = tan -1 (ωL/R)

二、单相负载半桥逆变器的工作原理（RL）

半桥逆变器的工作原理分为4种工作模式：

1、模式Ⅰ：T1开启

在这个期间，向晶闸管T1提供栅极脉冲，因此T1在时刻t1导通，电流从电源电压的上半部分流动。

电流沿着路径：Vs/2（上电源）-T1-负载-Vs/2。

在这个模式下，电感存储能量，并且输出电流作为时间的函数从0到其最大值（Imax）和电感两端的感应电压+V L以指数方式增加。

这次的输出电压也为正，因为A点相对于B点为正（+ve）。

应用KVL，Vs/2 – V0=0

输出电压的大小Vo = Vs/2。

在时刻T/2，输出电流达到最大值，由于电压和电流的极性相同，晶闸管T1在此时关断。

2、模式II (T/2 < t < t2)

在T/2时刻，电感耗散能量之后，当电感耗散能量时，会改变其极性。而我们知道，电感的特性，电感是不允许电流突然变化的。因此，电感通过D2二极管缓慢释放能量。

此时D2二极管导通，电流沿着路径：负载-电源下半部分（Vs/2）-D2-负载。

此时电感释放的能量反馈带下半部分电源。

在此模式下，输出电流为正，但由于感性负载消耗的能量，输出电流主见从Imax减小到0，输出电压为负（-Vs/2），因为B点相对于A为正。

3、模式III (t2 < t < T)

在时刻t2，晶闸管T2导通，电流在电路的下部分流动并遵循路径：Vs/2（下电源）- 负载 - T2 - Vs/2。

因此，电流方向是反向的，因为B点相对于A为正，并且电感以相反方向存储能量，从(-Imax) 到零。

此时，负载两端的输出电压为负（-Vs/2）。

4、模式IV（0 < t < t1）

在时刻T，输出电压和输出电流具有相同的极性。因此，T2 由于感性负载而关断，D1 导通。

电流的路径为：负载 - D1 - Vs/2（上半部分）- 负载。

这里能量通过电感释放回到电源电压Vs/2的上部，该时间点A相对于点B为正。

因此输出电压为正Vs/2，输出电压为正Vs/2，输出电流从负最大值 (-Imax) 呈指数下降到零。

以上就是关于单相半桥逆变器RL负载的知识。

逆变器工作原理看看这专业的解释

逆变器的工作原理是将直流电能转换为交流电能，这一过程通常涉及逆变桥、控制逻辑和滤波电路。下面是逆变器工作原理的详细解析。

一、逆变器的工作原理

1. 全控型逆变器的工作原理：

- 主电路采用全桥逆变结构，交流元件通常由IGBT管（如Q11、Q12、Q13、Q14）构成。

- PWM（脉宽调制）技术用于控制IGBT管的导通与截止。

- 接通直流电源后，Q11和Q14导通，电流从电源正极流出，经过电感L和变压器初级线圈，回到电源负极。

- 随后，Q12和Q13导通，电流方向相反，通过变压器初级线圈，返回电源负极。

- 这样的交替导通在变压器初级线圈上形成正负交变方波，经LC滤波器平滑后，输出端得到正弦波交流电压。

- 当IGBT管关断时，并联的二极管D11和D12导通，将储存的能量返回到直流电源。

2. 半控型逆变器的工作原理：

- 采用晶闸管元件，如Th1和Th2。

- 主电路中，晶闸管按顺序导通，每个晶闸管在触发后导通，并在另一个晶闸管触发前截止。

- 电流通过变压器和初级线圈，在次级线圈产生交流电。

- 电感L限制电流变化，保证晶闸管有足够的时间关闭，而二极管D1和D2实现能量反馈。

二、逆变器的分类

1. 按输出交流电频率：工频、中频和高频逆变器。

2. 按输出相数：单相、三相和多相逆变器。

3. 按输出电能去向：有源逆变器（向电网输送）和无源逆变器（向负载输送）。

4. 按主电路形式：单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变器。

5. 按主开关器件类型：晶闸管、晶体管、场效应晶体管和IGBT逆变器，分为半控型和全控型。

6. 按直流电源类型：电压源型（VSI）和电流源型（CSI）。

7. 按输出波形：正弦波和非正弦波逆变器。

8. 按控制方式：调频（PFM）和调脉宽（PWM）逆变器。

9. 按开关电路工作方式：谐振式、硬开关式和软开关式逆变器。

10. 按换流方式：负载换流式和自换流式逆变器。

了解逆变器的工作原理和分类，有助于在实际应用中选择合适的逆变器类型和技术。

逆变器工作原理是什么？

逆变器工作原理是将直流电能转变成交流电。以下是逆变器工作原理的详细解释：

DC to AC转换：逆变器本质上是一种DC to AC的转换器。它将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电，通常是220V的交流电，用于满足日常电器设备的用电需求。

核心组件：逆变器的核心部分是一个PWM集成控制器，如TL5001芯片。PWM技术用于控制逆变过程中电压和电流的波形，以确保输出的交流电具有稳定的频率和电压。

组成结构：逆变器主要由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。逆变桥负责将直流电转换为交流电，控制逻辑用于控制逆变过程，而滤波电路则用于平滑输出的交流电波形，减少谐波和噪声。

应用场景：逆变器广泛适用于各种需要交流电源的设备，如空调、家庭影院、电动工具、电脑、电视等。在移动办公、移动通讯、移动休闲和娱乐等场景中，逆变器能够提供不可或缺的220V交流电，满足人们在移动状态中的用电需求。

两个月怎么学会逆变器结构

要在两个月内学会逆变器结构，你可以按照以下步骤进行：

制定详细的学习计划：

明确目标：确定你想要掌握的具体内容，如电力电子器件的工作原理、逆变器的基本构成、控制策略和优化技术等。时间分配：将两个月的时间合理分配给不同的学习模块，确保每个部分都能得到充分的关注。

选择高质量的学习资源：

教材与视频：选择涵盖逆变器结构核心知识的教材和视频教程，确保学习内容的准确性和权威性。在线资源：利用在线平台查找相关课程、讲座和论坛，以获取更多的学习材料和交流机会。

结合实际操作和案例分析：

设计并构建模型：通过设计并构建一个简单的逆变器模型，将理论知识应用于实践中，加深理解。案例分析：研究逆变器在实际应用中的案例，了解其在不同场景下的工作方式和性能表现。

参加相关培训和交流活动：

培训班与课程：参加与逆变器结构相关的培训班或课程，获取更多的实践机会和专业知识。工作坊与交流：参与行业内的工作坊和交流活动，与行业专家和同行交流经验，获取宝贵的建议和指导。

定期复习和总结：

回顾知识：定期回顾已学知识，巩固记忆，确保对逆变器结构的各个组成部分有深入的理解。解决问题：及时解决学习过程中遇到的问题，不断挑战自我，提高解决问题的能力。

寻求专家指导：

行业专家：寻找行业内的专家进行请教和指导，获取专业见解和经验分享，帮助你更快地掌握逆变器结构的知识。

通过以上步骤，你可以在两个月内系统地学习并掌握逆变器结构的核心知识。重要的是保持持续的学习热情和耐心，不断挑战自我，以实现学习目标。

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