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逆变器的手动制作方法和工作原理以及逆变器的种类分类与技术参数性能

2017-06-30
类别:行业趋势
eye 1132
文章创建人 拍明
       这次我们采用了功率较大的三极管2N3055,而电阻只用了两个,且最好电阻的功率选大一点,这样电路的输出功率也会相应地增加……

在之前我们发布过一些关于逆变器的文章都只是理论讲解很少去实践,其中一个很重要的原因就是没有材料,但也很想为大家去检测一下电路的可行性,自己动手制作成功的那个心情是买多少成品都无法比拟的,我们这次制作的主题仍然是怎么简单怎么来,这个电路经过改善已经测试成功,文章也会把测试结果分享给大家。

逆变器原理图.jpg

逆变器原理图

上图是我们的逆变器原理图,这次我们采用了功率较大的三极管2N3055,而电阻只用了两个,且最好电阻的功率选大一点,这样电路的输出功率也会相应地增加,上图中用的是1W400欧姆电阻,如果没有1W的也没关系,现在用到的最多的是1/4W的电阻,只要选择四个电阻并联大约是400Ω就可以了。

上图是不太容易见到的两个元件,第一张图片是带轴头的变压器,这里使用的变压器功率是10W,功率较小几乎驱动不了什么负载,大家做出来之后可以用LED灯去测试。

很多朋友想知道工作原理,这其实就是一个震荡电路,就是把直流电变成交流电,然后通过变压器升压变成220V,然后在输出端接上用电器即可,不过就这几个元件做出来的逆变器,输出波形肯定没有电网标准,但驱动电灯泡是足够的。

这是款12V的电源,输出功率可以达到65W,如果大家家里有更大功率的太阳能板或电源的话,可以直接使用,不过要注意电压需是12V,找到这些元件之后就可以连接电路了。

从原理图到实物,手把手教你制作一个逆变器

逆变器实际连接

上图是实际连接电路图,大家可以看到电阻是用四个1/4W的电阻并联组成的,但是由于这款变压器的功率较低,这四个元件并联也属于大材小用,照着原理图把元件进行电气连接,最后检查无误后即可通电,但一定要注意,输出端电压已经超过人的安全电压,操作时要做好安全措施。

从原理图到实物,手把手教你制作一个逆变器

测试电路可行性

在这里小编用万用表演示测试,是由于没有合适的用电器,且变压器的功率较低驱动不了大功率电器,所以用万用表代替用电器,测试输出电压。将万用表调到合适档位,做好所有工作,通上电源再观察万用表的读数。

从原理图到实物,手把手教你制作一个逆变器

通上电之后可以听到信号震荡的声音,这时候在万用表上就可以读出电压示数,我们这个是211V,而且是非常稳定。

让一端始终是流入的 另一端始终是流出的这就得到了电压正弦变化的直流电 如果需要平滑的直流电还需要进行整流 简单的方法就是连接一个电容Inverter是一种DC to AC的变压器,它其实与Adapter是一种电压逆变的过程。Adapter是将市电电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出,而Inverter是将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目前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UC3842Inverter则采用TL5001芯片TL5001的工作电压范围3.640V,其内部设有一个误差放大器,一个调节器、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。

逆变器的工作原理

以下将对Inverter的工作原理进行简要介绍:

逆变器的工作原理与应用详解

输入接口部分:

输入部分有3个信号,12V直流输入VIN、工作使能电压ENBPanel电流控制信号DIMVINAdapter提供,ENB电压由主板上的MCU提供,其值为03V,当ENB=0时,Inverter不工作,而ENB=3V时,Inverter处于正常工作状态;DIM电压由主板提供,其变化范围在05V之间,将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端,Inverter向负载提供的电流也将不同,DIM值越小,Inverter输出的电流就越大。

电压启动回路:

ENB为高电平时,输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。

PWM控制器:

有以下几个功能组成:内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。

直流变换:

MOS开关管和储能电感组成电压变换电路,输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作,使得直流电压对电感进行充放电,这样电感的另一端就能得到交流电压。

LC振荡及输出回路:

保证灯管启动需要的1600V电压,并在灯管启动以后将电压降至800V

输出电压反馈:

当负载工作时,反馈采样电压,起到稳定Inventer电压输出的作用。

其实你可以想象一下了。都有那些电子元件需要正负极,电阻,电感一般不需要。二极管一般坏的可能就是被击穿只要电压正常一般是没有问题的,三极管的话是不会导通的。稳压管如果正负接反的话就会损坏了,但一般有的电路加了保护就是利用二极管的单向导通来保护。在就是电容了,电容里有正负之分的就是电解电容了,如果正负接反严重的话其外壳发生爆裂。

主要元件二极管。开关管振荡变压器。取样。调宽管。还有振荡回路电阻电容等参开关电路原理。

逆变器的主功率元件的选择至关重要,目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管(BJT),功率场效应管(MOSFET),绝缘栅晶体管(IGBT)和可关

断晶闸管(GTO)等,在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET,因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率,在高压大容量系统中一般

均采用IGBT模块,这是因为MOSFET随着电压的升高其通态电阻也随之增大,而IGBT在中容量系统中占有较大的优势,而在特大容量(100KVA

)系统中,一般均采用GTO作为功率元件

大件:场效应管或IGBT、变压器、电容、二极管、比较器以及3525之类的主控。交直交逆变还有整流滤波。

功率大小和精度,关系着电路的复杂程度。

可以看一下手机充电器,这就是一个小开关电源!

IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为新型电力半导体场控自关断器件,集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体,具有输入阻抗高,电压控制功耗低,控制电路简单,耐高压,承受电流大等特性,在各种电力变换中获得极广泛的应用。与此同时,各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术,主要采用1um以下制作工艺,研制开发取得一些新进展。

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V50Hz正弦波)。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVDVCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱,录像机、按摩器、风扇、照明等。在国外因汽车的普及率较高外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。通过点烟器输出的车载逆变是 20W 40W 80W 120W 150W 功率规格。再大一些功率逆变电源要通过连接线接到电瓶上。把家用电器连接到电源转换器的输出端就能在汽车内使用各种电器。可使用的电器有:手机、笔记本电脑、数码摄像机、照像机、照明灯、电动剃须刀、CD 机、游戏机、掌上电脑、电动工具、车载冰箱及各种旅游、野营、医疗急救电器等。

逆变器的种类分类与其技术参数和技术性能

逆变器的分类

逆变器的种类很多,可按照不同的方法进行分类。

1、按逆变器输出交流电能的频率分,可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为5060HZ的逆变器;中频逆变器的频率一般为400HZ到十几KHZ;高频逆变器的频率一般为十几KHZMHZ

2、按逆变器输出的相数分,可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

3、按照逆变器输出电能的去向分,可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器,称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。

4、按逆变器主电路的形式分,可分为单端式逆变器,推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。

5、按逆变器主开关器件的类型分,可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器等。又可将其归纳为半控型逆变器和全控制逆变器两大类。前者,不具备自关断能力,元器件在导通后即失去控制作用,故称之为半控型普通晶闸管即属于这一类;后者,则具有自关断能力,即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制,故称之为全控型,电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。

6、按直流电源分,可分为电压源型逆变器(VSI)和电流源型逆变器(CSI)。前者,直流电压近于恒定,输出电压为交变方波;后者,直流电流近于恒定,输也电流为交变方波。

7、按逆变器输出电压或电流的波形分,可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。

8、按逆变器控制方式分,可分为调频式(PFM)逆变器和调脉宽式(PWM)逆变器。

9、按逆变器开关电路工作方式分,可分为谐振式逆变器,定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。

10、按逆变器换流方式分,可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。

逆变器的种类分类与其技术参数和技术性能

逆变器常见类型

中小功率

中小功率逆变电源是户用独立交流光伏系统中重要的环节之一,其可靠性和效率对推广光伏系统、有效用能、降低系统造价至关重要?因而各国的光伏专家们一直在努力开发适于户用的逆变电源,以促使该行业更好更快地发展。

多重串联型

多重串联型逆变器应用于电动汽车有诸多优点。串联结构输出电压矢量种类大大增加,增强了控制的灵活性,提高了控制的精确性;同时降低了电机中性点电压的波动。逆变器的旁路特点可提高充电和再生制动控制的灵活性。

随着人们对城市环境的日益关切,电动汽车的发展得到了一个难得的机遇。在城市交通中,电动大客车由于载量大,综合效益高,成为优先发展的对象。电动大客车大都采用三相交流电机,由于电机功率大,三相逆变器中的器件需要承受高电压和大电流应力的作用,较高的dv/dt又使电磁辐射严重,并且需要良好的散热。

而采用多重串联型结构的大功率逆变器则降低了单个器件承受的电压应力,降低了对器件的要求;降低了dv/dt值,减少了电磁辐射,器件的发热也大大减少;由于输出电平种类增加,控制性能更好。

多重串联型逆变器适用于大功率的电动汽车驱动系统。采用多重串联型结构,可降低多个蓄电池串联带来的危险,降低器件的开关应力和减少电磁辐射。但需要的电池数增加了2倍。

多重串联型结构输出电压矢量种类大大增加,从而增强了控制的灵活性,提高了控制的精确性;同时降低电机中性点电压的波动。为维持每组蓄电池电量的均衡,在运行时需要确保电池的放电时间一致。通过旁路方式,可灵活地对蓄电池组充电,还可控制再生制动的力矩。

逆变器的种类分类与其技术参数和技术性能

车载

车载逆变器一般使用汽车电瓶或者点烟器供电,先将低压直流电转换为265V左右的直流电,然后将高压的直流电转变为220V50Hz的交流电。车载逆变器打破了在车内使用电器的诸多局限。车载电源不仅适用于车载系统,只要有DC12V直流电源的场合,都可使用。车载逆变器充分考虑到外部的使用环境,当发生过载或短路现象时将自动保护关机。

车载逆变器的使用方法

1、把车载逆变器插入汽车点烟器插座内,插入时请检查插头与插座之间松紧程度。太松时把插头部的两边弹片张开,然后插入点烟插座内。

2、确认车载逆变器的电源指示灯是否发亮。

3、把要使用的电器的电源插头插入车载电源转换器的插座内。

注意事项:

1、拔下连续使用中的电器插头时,务必先确认使用电器的开关是否已拨在上,然后再拔掉电源插头。

2、更换车载逆变器的保险丝时务必使用同一型号、规格的保险丝,使用指定规格以外的保险丝或金属丝会引起异常过热和火灾。

3、及时清理车载逆变器插头处脏物,以免引起转换器接触不良或异常过热。

4、使用后或不使用车载逆变器时,要从点烟插座上拔下车载逆变器并妥善保管。

车载逆变器的选择

车载逆变器是一种工作在大电流、高频率环境下的电源产品,其潜在故障率相当高。因此,消费者在购买时一定要慎重:

首先,从逆变器输出波形上选,最好不要低于准正弦波;

其次,逆变器要有完备的电路保护功能;

第三,厂家要有良好的售后服务承诺;

第四,电路和产品经过一段时间的考验。

1、选择车载电源除了价格因素外,主要需要考虑的是车载电源对输入电压的要求和输出功率的大小,此外由于各种用电器的功率差别很大,因此要根据使用需求选择车载电源,原则是够用为主。

2、根据使用的电器的种类不同需选择合适的车载电源,对于日常的阻性用电器选择方波、修正波、正弦波的都可以合使用,对于感性的用电器则必须选择正弦波逆变器了。

3、方波/修正波逆变电源不能带感性负载和容性负载,不能带动空调,冰箱,也难以为高质量的音响电视提供电源。严格上讲方波/修正波逆变电源会影响用电器的使用寿命,这些问题在使用正弦波逆变器时不会出现。

4、一般小轿车内的点烟器保险为10A15A(10A的保险多为老旧车型或原装进口车型的),这说明一般的小轿车内可以使用的车载逆变电源为120W180W的。如果需要大功率的逆变器(超过180W200W)则一定要看一下包装内是否有电瓶夹线,没有电瓶夹线的大功率逆变器在小轿车上使用会有所限制。

5、一般的车载电源在点烟器端都会有保险,汽车用品齐齐网提醒购买时一定需要打开查看一下这个保险与汽车点烟器的保险是不相匹配(理论上要小于或等于点烟器的保险),这样点烟器的保险才能起到作用,反之会使汽车点烟器的保险烧掉,会造成没必要的麻烦。

车载逆变器注意事项

首先,要严格按照用户手册的规定来使用逆变器;

其次,逆变器的输出电压是220伏交流电,而这个220伏电是在一个狭小的空间并处于可移动状态,因此要格外小心。应将其放在较为安全的地方,以防触电。在不使用时,最好切断其输入电源;

第三,不要将逆变器置于太阳直晒或暖风机出口附近。逆变器的工作环境温度不宜超过摄氏40;

第四,逆变器工作时会发热,因此不要在其附近或上面放置物品;

第五,逆变器怕水,不要使其淋雨或撒上水。

技术性能

1、额定输出电压 在规定的输入直流电压允许的波动范围内,它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定准确度一般有如下规定:

(1)在稳态运行时,电压波动范围应有一个限定,例如其偏差不超过额定值的±3%±5%

(2)在负载突变(额定负载0%→50%→100%)或有其他干扰因素影响的动态情况下,其输出电压偏差不应超过额定值的±8%±10%

2、输出电压的不平衡度 在正常工作条件下,逆变器输出的三相电压不平衡度(逆序分量对正序分量之比)应不超过一个规定值,一般以%表示,如5%8%

3、输出电压的波形失真度 当逆变器输出电压为正弦度时,应规定允许的最大波形失真度(或谐波含量)。通常以输出电压的总波形失真度表示,其值不应超过5%(单相输出允许10%)

4、额定输出频率逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值,通常为工频50HZ。正常工作条件下其偏差应在±1%以内。

5、负载功率因数 表征逆变器带感性负载或容性负载的能力。在正弦波条件下,负载功率因数为0.70.9(滞后),额定值为0.9

6、额定输出电流(或额定输出容量) 表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出的是额定输出容量,其单位以VAKVA表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为1(即纯阻性负载)时,额定输出电压为额定输出电流的乘积。

7、额定输出效率 逆变器的效率是在规定的工作条件下,其输出功率对输入功率之比,以%表示。逆变器在额定输出容量下的效率为满负荷效率,在10%额定输出容量的效率为低负荷效率。

 


责任编辑:Davia

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