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逆变器电路图 各图对应讲解齐全,逆变器输入电压参数,究竟藏着什么秘密?

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一、逆变器电路图各图对应讲解齐全

  逆变器是一种把直流电能(电池、蓄电池)转变成交流电(一般为220伏50HZ正弦波或方波)的装置。我们常见的应急电源,一般都是把直流电瓶逆变成220V交流的。简单来讲,逆变器就是一种将直流电转化为交流电的装置。下面让我们来看看逆变器电路图及相关介绍。




    一、逆变器电路图及介绍

  1、性能优良的家用逆变电源电路图




  这种设计,材料易取,输出功率150W,本电路设计频率为300HZ左右,目的是缩小逆变变压器的体积、重量、输出波形方波。这款逆变电源可以用在停电时家庭照明,电子镇流器的日光灯,开关电源的家用电器等其他方面。这款逆变器较为容易制作,可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压,电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动,再通过BG1和BG2驱动,来控制BG6和BG7工作。其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电,这样可以使输出频率比较稳定。在制作时,变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。可根据需要,选择适当的12V蓄电池容量。

  2、高效率的正弦波逆变器电器图




  该电路用12V电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取ICL7660或MAX1044。运放1产生50Hz正弦波作为基准信号。运放2作为反相器。运放3和运放4作为迟滞比较器。其实运放3和开关管1构成的是比例开关电源。运放4和开关管2也同样。它的开关频率不稳定。在运放1输出信号为正相时,运放3和开关管工作。这时运放2输出的是负相。这时运放4的正输入端的电位(恒为0)总比负输入端的电位高,所以运放4输出恒为1,开关管关闭。在运放1输出为负相时,则相反。这就实现了两开关管交替工作。

  当基准信号比检测信号,也即是运放3或4的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时,比较器输出0,开关管开,随之检测信号迅速提高,当检测信号比基准信号高一微小值时,比较器输出1,开关管关。这里要注意的是,在电路翻转时比较器有个正反馈过程,这是迟滞比较器的特点。比如说在基准信号比检测信号低的前提下,随着它们的差值不断地靠近,在它们相等的瞬间,基准信号马上比检测信号高出一定值。这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为0.1~0.2V。

  C3,C4的作用是为了让频率较高的开关续流电流通过,而对频率较低的50Hz信号产生较大的阻抗。C5由公式:50=算出。L一般为70H,制作时最好测一下。这样C为0.15μ左右。R4与R3的比值要严格等于0.5,大了波形失真明显,小了不能起振,但是宁可大一些,不可小。开关管的最大电流为:I==25A。

  现有的逆变器,有方波输出和正弦波输出两种。方波输出的逆变器效率高,对于采用正弦波电源设计的电器来说,除少数电器不适用外大多数电器都可适用,正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点,却存在效率低的缺点,如何选择这就需要根据自己的需求了。

    二、逆变器电路图大全










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二、简单的逆变器电路图分析

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**

![电路图](插入电路图图片)

**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:

逆变器输入电压参数,究竟藏着什么秘密?

2019-11-02 10:02·晓波新能源

在光伏并网逆变器中,有很多输入电压技术参数:最大直流输入电压、MPPT工作电压范围、满载电压范围、启动电压、额定输入电压等等,这些参数各有侧重点,都有用处。

最大直流输入电压是限制组串的最高开路电压的,要求在极限最低温度时,组串的最高开路电压不能超过最大直流输入电压,如组件的开路电压是38V,温度系数是-0.3%/℃,在零下25℃时,开路电压为43.7V,则一路组串最多是25个。25*43.7=1092.5V。

MPPT工作电压范围,是逆变器为了适应组件电压不断变化而设计出来的。组件的电压,是根据光照和温度的变化而变化的,而组件串联的数量,也要根据项目的具体情况来设计,所以逆变器设定了一个工作范围,只要在这个范围内,逆变器都可以正常工作,电压范围越宽,说明逆变器的适用性越宽。

满载电压范围是逆变器在这个电压范围内可以输出额定功率,这是逆变器除了接光伏组件之外,还有一些别的应用,逆变器有一个最大输入电流,如40kW为76A,只有当输入电压超过550V时,输出才有可能达到40kW,当输入电压超过800V时,损耗产生的热量急剧增加,导致逆变器要降额输出。所以组串电压要尽量设计在满载电压范围的中间。

启动电压,逆变器启动前,组件没有工作,处于开路状态,电压会比较高,当逆变器启动后,组件处于工作状态,电压会降低,为防止逆变器会次重复启动,因此逆变器的启动电压要比最低工作电压高一些。逆变器启动后,并不代表逆变器马上就会有功率输出,逆变器的控制部分,CPU和屏幕等器件先工作,首先就逆变器自检,再检测组件和电网,完全没有问题后,等光伏功率超过逆变器的待机功率,逆变器才会有输出。

最大直流输入电压比MPPT工作最大电压要高一些,启动电压比MPPT工作最低电压要高一些,这是因为最大直流输入电压和启动电压两个参数,对应组件的开路状态,而组件的开路电压一般要比工作电压高20%左右。

要记住这么逆变器多参数是比较困难的,在光伏系统设计中,实际上只要记住“额定输入电压”这一个参数,就可以一劳永逸,自动满足其它技术参数,秘密则在下图:

这个图有3条线,代表3种输入电压时逆变器的效率,大家可以看到,不同的电压,效率不一样,其中蓝色线360V的效率最高,红色线500V次之,紫色线250V效率最低。这就传达了这样一个信息,如果把组串的电压设计在额定电压左右,逆变器效率会很高,发电量也就高。

为什么会这样,要从逆变器的原理说起,组串式逆变器前级DC-DC-BOOST电路,需要把直流电压升压并稳定到一定值(这个叫直流母线电压),才能转为交流电,230V输出,直流母线电压要360V左右,400V输出,直流母线电压要600V左右,500V输出,直流母线电压要750V左右,540V输出,直流母线电压要800V左右。但组件串联电压一般没有这么高,需要电路去调节,逆变器一般采用PWM方式去调整,有一个术语叫占空比,等于组件串联电压/直流母线电压,占空比和效率有很大关系,占空比越大,电压差越小,效率就越高。

掌握了这个秘密,组件配逆变器就不需要计算复杂的公式了,尽量把组串电压配在逆变器的额定工作电压左右,效率最高,而且在极限低温时不会超过最高电压,工作时也会在满载MPPT电压范围内,绝对简单实用。以60片280W多晶组件为例,单相220V逆变器,输入额定电压为360V,配11和12块组件最佳,三相400V输出逆变器,输入额定电压为600V,配20和21块组件最佳,三相480V输出逆变器,输入额定电压为700V,配23和24块组件最佳。如果达不到这个条件的,可以尽量靠近这个电压。

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家用逆变器电压检测原理图
发布人:llf55332002 发布时间:2025-01-01